double arrow

Расчет подошвы фундамента здания

Теплотехнический расчет наружных стен

Характеристика проектируемого здания

В этом разделе студент, руководствуясь заданием на курсовую работу, должен описать объемно-планировочное и конструктивное решения проектируемого здания.

Оценивая планировочное решение здания необходимо указать: количество квартир, выходящих непосредственно на лестничную клетку типового этажа; количество комнат в квартирах; наличие проходных и темных комнат. Характеристика квартир представляется по форме табл.1.

Таблица 1

Экспликация квартир

Тип квартиры Количество квартир Площадь, м2
жилая общая
в секции в доме в квартире в доме в квартире в доме
Однокомнатная            
Двухкомнатная            
Трехкомнатная            
И т.д.            
Всего            
Средняя квартира            

Для оценки объемно-планировочных решений зданий применяются коэффициенты, характеризующие рациональность планировочных решений квартир – К1 и объемно-планировочных решений здания – К2.

Коэффициент К1 – плоскостной архитектурно-планировочный показатель. Он рассчитывается по формуле (1):

(1)

где Aж – жилая площадь в доме, м2;

Aо – общая площадь в доме, м2.

Коэффициент К2 – объемный показатель, определяющий объем здания, приходящийся на единицу его функциональной площади, рассчитывается по формуле (2). Для жилых зданий в качестве функциональной используется жилая площадь.

, (2)

где Vз – строительный объем надземной части здания, м2.

В жилых зданиях коэффициенты К1 и К2 должны находиться в следующих пределах: К1 = 0,54 ¸ 0,64; К2 = 4,5¸10. Произведя расчеты коэффициентов, студент сравнивает их величину с рекомендуемыми значениями и делает соответствующие выводы.

Характеризуя конструктивное решение здания, необходимо указать: какая конструктивная схема принята в здании, сколько этажей в доме, сколько квартир в одной секции и сколько секций в доме. Затем по проекту дается краткая характеристика конструктивных элементов здания: тип фундамента, материал перегородок, перекрытий, покрытий, лестниц, крыши, кровли, окон, дверей, полов, наружной и внутренней отделки. Характеризуется также инженерное оборудование здания: тип и расчетный напор, напряжение соответственно водопровода, горячего водоснабжения, канализации и электроснабжения; организация водостока, отопления, вентиляции, газоснабжения, устройств связи, оборудования кухонь и санузлов, мусоропровода и лифтов (при их наличии).

При проектировании наружных стен необходимо не только подобрать ограждение, отвечающее теплотехническим требованиям, но и учесть его экономичность.

При расчете наружных стен определяют их сопротивление теплопередаче.

Сопротивление теплопередаче Ro ограждающих конструкций принимают равным экономически оптимальному сопротивлению, но не менее требуемого R по санитарно-гигиеническим условиям.

Требуемое (минимально допустимое) сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций определяют по формуле (3).

, (3)

где tв – расчетная температура внутреннего воздуха, 0С; принимается 180С;

tн – расчетная зимняя температура наружного воздуха, 0С; принимается по СНиП 2.01.01-82 Строительная климатология и геофизика [2];

(tвtв) = Dtн – нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, 0С; нормируется в зависимости от функционального назначения помещений СНиП I-3-79** Строительная теплотехника [4] (для стен жилых домов Dtн £ 60С);

Rв – сопротивление теплопередаче внутренней поверхности ограждения (зависит от рельефа его внутренней поверхности); для гладких поверхностей стен Rв = 0,133;

n – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху (см. СНиП I-3-79** Строительная теплотехника [4]).

Расчетную зимнюю температуру наружного воздуха tн принимают с учетом тепловой инерции Д ограждающих конструкций по СНиП 2.01.01-82 Строительная климатология и геофизика [2].

За расчетную температуру принимают: при Д £ 1,5 (безинерционная конструкция) абсолютную минимальную температуру; при 1,5<Д£4 (малая инерционность) – среднюю температуру наиболее холодных суток; при 4<Д£7 (средняя инерционность) – среднее арифметическое из температур наиболее холодных суток и наиболее холодной пятидневки (округляя до целого градуса); при Д>7 (массивные конструкции) – среднюю температуру наиболее холодной пятидневки.

При расчете ограждений сначала задаются величиной тепловой инерции Д. В соответствии с принятым студентом значением Д выбирают расчетную температуру наружного воздуха tн и рассчитывают требуемое сопротивление теплопередаче (формула 3).

Затем определяют экономичное сопротивление теплопередаче по формуле (4).

, (4)

где Цо – стоимость тепла 1 Гкал в руб.;

Wo – теплопотери за отопительный период, Гкал;

Е – коэффициент эффективности капитальных вложений (Е=0,15);

λ – коэффициент теплопроводности материала стен, ккал/(м.ч.град) (см. СНиП I-3-79** Строительная теплотехника [4]);

Цм – стоимость материала стен, руб/м3.

Стоимость материала стен определяется студентом самостоятельно по Стройпрайсу.

Для упрощения расчетов в учебных целях теплопотери за отопительный период Wo предлагается определять по формуле (5) на основании данных СНиП 2.01.01-82 Строительная климатология и геофизика [2].

(5)

где tв – температура внутреннего воздуха, 0С;

tн.ср. – средняя температура отопительного периода, 0С; (отопительным считается период с температурой наружного воздуха tн <80С);

N – отопительный период в течение года, дни;

z – отопительный период в течение суток, час.;

r – коэффициент неучтенных теплопотерь за счет инфильтрации воздуха через неплотности оконных переплетов, стыков, утоненных стен за отопительными приборами и др., принимается равным 1,4;

d – коэффициент, учитывающий единовременные и текущие затраты при устройстве и эксплуатации головных сооружений средств отопления, теплосетей и др., принимается равным 1,5.

Для выбора сопротивления теплопередаче Ro соблюдается условие: если > , то = ; если < , то = .

Толщину стены определяем по формуле (6).

, (6)

где – сопротивление теплопередаче наружной поверхности ограждения, м2.ч.град/ккал; зависит от местоположения ограждения, для стен и покрытий северных районов Rн = 0,05 (табл. 6 [4]);

di – толщина слоя, м;

li – коэффициент теплопроводности материала слоя, СНиП I-3-79** Строительная теплотехника [4] .

Полученную толщину стен округляют до стандартного размера штучных изделий (кирпича). После этого рассчитывают действительную величину тепловой инерции Д ограждающей конструкции, подставляя полученное значение d, по формуле (7). По этой величине проверяют правильность выбора tн.

, (7)

где Si – коэффициент теплоусвоения слоя материала, принимается по СНиП I-3-79** Строительная теплотехника [4];

Ri –сопротивление теплопередаче отдельного слоя ограждения определяется по формуле (8).

(8)

Если выбранное значение tн не соответствует полученной тепловой инерции Д, то расчет повторяют, задаваясь соответствующей величиной tн. Если tн выбрана правильно, то принимают полученное при расчете значение толщины стены и рассчитывают фактическое сопротивление теплопередаче наружного ограждения по формуле (9).

(9)

При этом должно быть выполнено условие: .

В курсовой работе студентам предлагается рассчитать два варианта стен разной конструкции (см. приложения 1 и 2) и выбрать наиболее эффективный вариант.

Выбор варианта осуществляется по минимуму приведенных затрат Пi (руб./м3 стены), определяемых для каждого варианта по формуле (10).

, (10)

где Сoi – текущие затраты на отопление, руб./м3 стены в год (см. формулу 11);

Кi – единовременные затраты (стоимость стены по вариантам), руб./м3 (см. формулу (12));

i – номер варианта ограждающей конструкции (i=1,2)

При определении текущих затрат предполагается, что по долговечности и эксплуатационным качествам рассматриваемые конструкции сопоставимы.

Величина расходов на отопление для упрощения расчетов в учебных целях может определяться по формуле (11).

(11)

Величину Кi в расчетах можно вычислять по формуле (12).

(12)

Выбрав вариант по минимальным приведенным затратам, рассчитывают коэффициент теплопередачи К (Вт/м3 град. С) ограждающей конструкции по формуле (13).

(13)

В курсовой работе студентам предлагается рассчитать глубину заложения и площадь подошвы фундамента.

При определении глубины заложения фундамента в соответствии со СНиП 2.02.01-83* [3] учитывают следующие основные факторы: влияние климата (глубину промерзания грунтов), инженерно-геологические, гидрологические и конструктивные особенности.

Расчетную глубину сезонного промерзания определяют по формуле (14):

(14)

где kn – коэффициент влияния теплового режима здания, принимаемый для наружных фундаментов отапливаемых сооружений по СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений [3];

dfn – нормативная глубина промерзания, м – определяется по карте глубины промерзания (СНиП 2.02.01-83* [3]).

При отсутствии данных многолетних наблюдений для районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м, ее нормативное значение определяется по формуле (15).

(15)

где do – величина, принимаемая для суглинков и глин – 0,23 м; для супесей, песков мелких и пылеватых – 0,28; песков гравелистых, крупных и средней крупности – 0,30; крупнообломочных грунтов – 0,34 м;

Мt – безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе. Принимается по СНиП 2.01.01-82 Строительная климатология и геофизика [2].

Глубину заложения внутренних фундаментов отапливаемых зданий принимают без учета промерзания, но не менее 0,5 м.

Влияние геологии и гидрогеологии строительной площадки на глубину заложения фундамента d2 определяется по СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений [3]. Определяется величина df+2, которая сравнивается с dw (уровнем грунтовых вод), и, исходя из полученного соотношения и в соответствии с указанным СНиП, назначается глубина заложения фундамента d2.

Затем определяется влияние конструктивного фактора на глубину заложения фундамента d3. Величина d3 определяется как сумма значений глубины (db) и толщины (hcf) пола в подвале и толщины слоя грунта от подошвы фундамента до низа конструкции пола в подвале (hs) (см. рис. 1).

db
hcf
hS
d3
b

Рис. 1. К определению глубины заложения фундамента.

При окончательном назначении глубины заложения фундамента d, еепринимают равной максимальному значению из величин d1 ¸ d3.

Далее по формуле (16) определяется площадь подошвы фундамента.

(16)

где Fv – расчетная нагрузка, приложенная к обрезу фундамента кН/м;

Ro – расчетное сопротивление грунта основания, МПа (см. СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений [3]) вид грунта на месте строительства задан в приложении 1;

gср – средний удельный вес фундамента и грунта на его уступах. Обычно принимается при наличии подвала равным 16¸19 кН/м3.

Для определения расчетной нагрузки, приложенной к обрезу фундамента, необходимо собрать нагрузки в следующей последовательности. Вначале определяют постоянные нормативные нагрузки: от веса покрытия (гидроизоляционный ковер, кровельный настил и балки); от веса чердачного перекрытия с утеплителем; от веса междуэтажного перекрытия; от веса перегородок; от веса карниза; от веса стен.

Затем устанавливают временные нормативные нагрузки: снеговую на 1 м2 горизонтальной проекции кровли; временную на чердачное перекрытие; временную на междуэтажное перекрытие.

Нормативные нагрузки определяют в соответствии со СНиП 2.01.07-85* "Нагрузки и воздействия" [1] в зависимости от конструктивного решения здания.

С учетом постоянных и временных нагрузок определяются нагрузки на фундамент наружной стены на уровне планировочной отметки грунта (по обрезу фундамента).

Для этого предварительно на плане этажа здания выделяется грузовая площадь, которая определяется следующими контурами: расстоянием между осями оконных проемов вдоль здания и половиной расстояния в чистоте между стенами поперек здания. Грузовая площадь Аг равна произведению длин сторон полученного четырехугольника.

Грузовую площадь принимаем постоянной, пренебрегая ее уменьшением на первом этаже за счет увеличения ширины наружных и внутренних стен.

Далее определяются постоянные нагрузки:

1. Вес покрытия (произведение нормативной нагрузки и грузовой площади);

2. Вес чердачного перекрытия;

3. Вес междуэтажного перекрытия, умноженный на количество этажей;

4. Вес перегородок на всех этажах;

5. Вес карниза и стены выше чердачного перекрытия (определяется на длине, равной расстоянию между осями оконных проемов).

6. Вес цоколя и стены первого этажа за вычетом веса оконных проемов на длине, равной расстоянию между осями оконных проемов.

7. Вес стены со второго этажа и выше за вычетом веса оконных проемов на длине, равной расстоянию между осями оконных проемов.

Временные нагрузки (произведение нормативной нагрузки и грузовой площади):

1. Снеговая.

2. На чердачное перекрытие.

3. На междуэтажные перекрытия с учетом их количества и снижающего коэффициента jn1, учитывающего неодновременное загружение перекрытий.

jn1 – коэффициент сочетания – применяется при количестве перекрытий 2 и более. Для квартир жилых зданий он определяется по формуле (17).

, (17)

где n – общее число перекрытий, от которых рассчитываются нагрузки на фундамент.

Все нагрузки суммируются, и определяется нагрузка на 1 м наружной стены. Для этого нужно общую нагрузку (временную + постоянную) разделить на расстояние между осями оконных проемов вдоль здания.

Нормативные постоянные и временные нагрузки представлены в табл.2 и 3. Сбор и расчет нагрузок на фундамент предлагается оформить в виде таблиц по нижеприведенным формам (табл.4, 5).

Таблица 2

Постоянные нормативные нагрузки

Наименование нагрузки Величина нагрузки
От веса покрытия 1,5
От веса чердачного перекрытия с утеплителем 3,8
От веса междуэтажного перекрытия 3,6
От веса перегородки 1,0
От веса карниза 2,0
От веса 1 м3 кирпичной кладки (или от веса стены из др. материала)

Таблица 3

Временные нормативные нагрузки

Наименование нагрузки Величина нагрузки
Снеговая на 1 м2 горизонтальной проекции кровли 1,5
На 1 м2 проекции чердачного перекрытия 0,7
На 1 м2 проекции междуэтажного перекрытия 2,0

Таблица 4

Расчет постоянных нагрузок

Наименование нагрузки Формула расчета нагрузки Величина нагрузки
Вес покрытия Нормативная нагрузка ∙ Аг  
Вес чердачного перекрытия Нормативная нагрузка ∙ Аг  
Вес n междуэтажных перекрытий Нормативная нагрузка ∙ Агn  
Вес перегородок на n этажах Нормативная нагрузка ∙ Агn  
Вес карниза и стены выше чердачного перекрытия (Нормативная нагрузка на карниз + толщина стены ∙ пролет ∙ нормативная нагрузка кирпичной кладки) ∙ расстояние между осями оконных проемов  
Вес цоколя и стены первого этажа за вычетом веса оконных проемов на длине, равной расстоянию между осями оконных проемов Толщина стены первого этажа ∙ (высота цоколя и первого этажа ∙ расстояние между осями оконных проемов – высота оконного проема ∙ длина оконного проема) ∙ нормативная нагрузка кирпичной кладки  
Вес стены со второго этажа и выше за вычетом веса оконных проемов Толщина стены ∙ (высота этажа ∙ расстояние между осями оконных проемов – высота оконного проема ∙ длина оконного проема) ∙ количество этажей ∙ нормативная нагрузка кирпичной кладки  
Итого постоянная нагрузка    

Таблица 5

Расчет временных нагрузок

Наименование нагрузки Формула расчета нагрузки Величина нагрузки
Снеговая Нормативная нагрузка ∙ Аг  
На чердачное перекрытие   Нормативная нагрузка ∙ Аг  
На n междуэтажных перекрытий с учетом коэффициента jn1 Нормативная нагрузка ∙ Агnjn1  
Итого временная нагрузка    

Определив по формуле (15) площадь подошвы фундамента (если полученная величина меньше 1 м2, – принимается площадь подошвы фундамента, равная 1 м2), вычисляем требуемую ширину подошвы фундамента:

- для ленточного фундамента b=А/1 (А=b × 1м);

- для столбчатого фундамента a=b= .

По каталогу справочника проектировщика выбираем ближайший по размерам типовой сборный блок-подушку. Назначаем конструкцию стены фундамента: из фундаментных блоков или стеновых панелей – и определяем их размеры по каталогу.

В курсовой работе студенту необходимо начертить поперечное сечение рассчитанного фундамента.


Сейчас читают про: