Скачать .docx  

Реферат: Расчет наружный стен и фундаментов

Министерство образования и науки РФ

Санкт-Петербургский государственный

инженерно - экономический университет


Кафедра экономики и менеджмента

в городском хозяйстве

Курсовое проектирование

Расчет наружных стен и фундамента

жилого дома

Выполнила :

студентка 3 курса гр. 781

Ковальчук Ю.С.

Проверила :

доц. Кузнецова Г.Ф.

Санкт- Петербург

2010 г.

Содержание

Введение ……………………………………………………...стр.2

Исходные данные…………………………………………….стр.3

1. Характеристика климатического района строительства и проектируемого здания……………………………………стр.4

2. Теплотехнический расчет наружных стен……………….стр.6

3. Расчет фундамента………………………………………...стр.11

4. Расчет технико- экономических показателей проекта….стр.16

Заключение……………………………………………………стр.17

Литература…………………………………………………….стр.18

Введение

Целью данной работы является расчет стен и фундамента жилого дома (для индивидуальных застройщиков) в городе Петрозаводск. При расчете будут использованы действующие строительные нормы и правила. Настоящий расчет проводится во первых для того, чтобы выявить какой материал стен целесообразно использовать для данного проекта, во вторых узнать площадь заложения фундамента рассчитав все нагрузки на него. А так же, целесообразно ли строить данный жилой дом.

Исходные данные к курсовой работе

« Расчет наружных стен и фундамента жилого дома»

1. Город- Петрозаводск

2. Температура внутреннего воздуха tв = 18о С

3. Материал стен- кирпич

4. Высота этажа- 2,5м

5. Междуэтажные и чердачные перекрытия- щитовой накат по деревянным балкам( вариант- сборные ж.б.панели)

6. Кровля- волнистые асбестоцементные листы

7. Глубина пола в подвале- 2,5м

8. Толщина пола в подвале- 0,1м

9. Расстояние от низа конструкции пола в подвале до подошвы фундамента- 0,4м

10. Фундаменты- ленточные, бутовые

11. Расчетная среднесуточная to воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам, = 20о С.

1. Характеристика климатического района строительства и проектируемого здания

1.1. Характеристика климатического района

Город- Петрозаводск;

Влажностная зона- сухая и нормально-влажностная зоны;

Средняя температура наиболее холодной пятидневки- -32о С;

Средняя температура наиболее холодных суток- -37о С;

Абсолютная минимальная температура- -38о С;

Средняя температура отопительного периода- -3,1о С;

Продолжительность отопительного периода- 240 дней;

Средняя температура самого жаркого месяца- 15,7о С;

Скорость ветра- 3,9м/сек;

Географическая широта:

Структура и характер грунта- пески средней крупности, средней плотности;

Уровень грунтовых вод- 2,67м;

Глубина промерзания грунтов- 0,75м.

1.2. Характеристика проектируемого здания

Эксплуатация квартир

Тип квартиры

Количество

квартир

Площадь, м2

жилая

общая

в сек

ции

в доме

в

квартире

в доме

в

квартире

в доме

Четырехкомнатная

1

1

55,4

55,4

97,16

97,16

Средняя квартира

55,4

97,16

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

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

К=, (1)

где Аж – жилая площадь в доме, м2 ;

Ао – общая площадь в доме, м2 .

55,4

К= 97,16 = 0,57

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

К= ,

где Vз – строительный объем надземной части здания, м3 . ( 486,42 м3 )

486,42

К = 55,4 = 8,78.

В жилых зданиях коэффициенты К1 и К2 должны находится в следующих пределах: К1 = 0,54 - 0,64; К2 = 4,5 – 10. Расчеты показали, что эти коэффициенты находятся в заданных пределах.

Характеристика конструктивного решения здания с продольными несущими стенами:

Тип фундамента- ленточные, бутовые,

Материал перегородок- гиспоблочные, шлакоблочные, деревянные,

Перекрытие- щитовой накат по деревянным балкам( вариант – сборные ж.б.панели),

Покрытия:

Лестница- деревянная,

Кровля- волнистые асбестоцементные листы

Окна и балконные двери- со спаренными переплетами,

Двери наружные- деревянные входные

Двери внутренние- щитовой конструкции,

Полы- дощатые, в санузлах- керамическая плитка,

Наружная отделка- кирпичная кладка с расшивкой швов,

Внутренняя отделка- в комнатах и передней- улучшенная клеевая покраска, в кухне, в ванной и уборной- масляная панель. Инженерное оборудование здания:

тип и расчетный напор,

водопровод- хозяйственно-питьевой, расчетный напор на вводе,

горячего водоснабжения- от котла КМЧ-I,

канализация- в наружную сеть (вариант- на местные очистные сооружения)

электроснабжения- III категория, напряжение 220.380В, освещение лампами накаливания;

отопление- от котла КМЧ-I,система однотрубная тупиковая с верхней разводкой с радиаторами М-I40-АО, теплоноситель- вода с температурой 90-70о С

вентиляция- естественная, из кухни- механическая,

газоснабжение- отсутствует,

устройств связи- радиофикация, телеантенна, телефонный ввод,

оборудования кухонь и санузлов- плита на твердом топливе, мойка, унитаз, ванна, умывальник, поддон,

мусоропровод и лифт отсутствуют.

2. Теплотехнический расчет наружных стен

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 Rо тр по санитарно- гигиеническим условиям.

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

,

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

t н – расчетная зимняя температура наружного воздуха, 0 С; принимается по СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика[3];

(t вt в ) = Dt н – нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, 0 С; нормируется в зависимости от функционального назначения помещений СНиП I-3-79** Строительная теплотехника [5] (для стен жилых домов Dt н £ 60 С);

R в – сопротивление теплопередаче внутренней поверхности ограждения (зависит от рельефа его внутренней поверхности); для гладких поверхностей стен R в = 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 [5]).

tв - tн 18- (-20)

Rо тр = tв - jв *Rв *n = 6 * 0,133 * 1 = 0,84 (3)

Расчетную зимнюю температуру наружного воздуха tн принимают с учетом тепловой инерции Д ограждающих конструкций по СНиП (3).

При Д > 7( массивные конструкции ) – за расчетную принимаем среднюю температуру наиболее холодной пятидневки.

Затем определяем экономичное сопротивление теплопередаче по формуле (4).

Wо Цо

Ro эк = √ Е λ Цм , (4)

где Цо – стоимость тепла 1 Гкал в руб.; (276 руб./ Гкал)

Wо – теплопотери за отопительный период, Гкал

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

λ – коэффициент теплопроводности материала стен, ккал/ (м.ч.град) (см. СНиП (5));

λкерамзитобетона = 0,67; λкирпича = 0,47; λц/п раствора = 0,76

Цм – стоимость материала стен, руб/м3 .

Стоимость материала стен определяется по Стройпрайсу:

Цкерамзитобетона = 1600 руб/м3 ; Цкирпича = 2500 руб/м3

Для упрощения расчетов в учебных целях теплопотери за отопительный период Wо предлагается определять по формуле (5).

Wо = (tв – tн.ср. ) * N * z * r * d / 106 = ( 18 – 1,1) *240*24*1,4*1,5/ 106 =

= 0,204 (5)

где tв – температура внутреннего воздуха, о С;

tн.ср. – средняя температура отопительного периода, о С; ( отопительным считается период с температурой наружного воздуха tн < 8о С);

N- отопительный период в течении года, дни;

z – отопительный период в течение суток, ч;

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.

Значение Wо рассчитывается по формуле (5) на основании данных СНиП (3).

0,204 * 276 56,30

Rэк о керамзитоб. = √ 0,15* 0,67* 1600 = √ 160,80 = 4,43

0,204 * 276 56,30

Rэк о кирпича = √ 0,15* 0,47 * 2500 = √ 176,25 = 4,06

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

Т.к. Rо тр .> Rо эк , то Ro = Rо тр

Толщину стены определяем по формуле (6).

δ1 δ2

δ = [ Rо – ( Rв + Rн + λ1 + λ2 ) ] * λ ; (6)

1

где Rн = αн - сопротивление теплопередаче наружной поверхности ограждения, м2 .ч.град/ккал; зависит от местоположения ограждения, для стен и покрытий северных районов Rн = 0,05 (табл.6 (5));

δ1,2 – толщина слоя, м;

λ1,2 – коэффициент теплопроводности материала слоя.

0,025

δкерамзитобетона = [ 0,84 –( 0,133 + 0,05 + 0,76 * 2)]* 0,67 = 0,39

0,020

δкирпича = [ 0,84- ( 0,133 + 0,05 + 0,76 )] * 0,47 = 0,29

Полученную толщину стен округляем до стандартного размера штучных изделий. δкерамзитобетона = 1,5м; δкирпича = 1м. После этого рассчитываем действительную величину тепловой инерции Д ограждающей конструкции, подставляя значение δ, по формуле (7). По этой величине проверяют правильность выбора tн .

Рассчитываем фактическое сопротивление теплопередаче наружного ограждения по формуле (9).

δ1 δ2 δn

Ro = Rв + λ1 + λ2 + ……+ λn + Rн , (9)

При этом должно быть выполнено условие: Ro ≥ Rо тр .

0,7 0,025

Ro керамзитобетон = 0,133+ 0,8 + 0,26 *2+ 0,05= 0,133 + 0,875 +0,048+ 0,05 = 1,108

0,375 0,02

Rо кирпича = 0,133 + 0,47 + 0,76 + 0,05 = 0,133+ 0,797 + 0,026 + 0,05 = 1,006

Условие Ro ≥ Rо тр выполняется.

Рассчитываем два варианта стен разной конструкции и выбираем наиболее эффективный вариант.

Выбор варианта осуществляется по минимуму приведенных затрат

Пi (руб./м2 стены)

П= С (10)

где, К - единовременные затраты, руб./м(стоимость стены);

С - текущие затраты на отопление, руб./мстены в год

- номер варианта ограждающей конструкции (=1,2).

= 1 – керамзитобетон; = 2 –кирпич.

Величину расходов на отопление определяем по формуле (11):

С= (11)

0,204 * 276

С0 1 = 1,108 = 50,8

0,204 * 276

С0 2 = 1,006 = 55,9

К вычисляем по формуле:

К= (12)

К1 = 0,39 * 1600 = 624

К2 = 0,29 * 2500 = 725

П1 = 50,8+ 0,15 * 624 = 144,40

П2 = 55,9 + 0,15 * 725 = 164,65

Так как П< П, выбираем ограждающую конструкцию из керамзитобетона и рассчитываем коэффициент теплопередачи К (Вт/м град. С):

К = (13)

1

К = 1,108 = 0,9.

3. Расчет фундамента

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

Расчетная глубина сезонного промерзания определяется по формуле:

, (14)

где kn – коэффициент влияния теплового режима здания, принимаемый для

наружных фундаментов отапливаемых сооружений, kn = 0,5

( СНиП 2.02.01 – 83).

dfn – нормативная глубина промерзания определяется по карте глубины

промерзания, dfn = 0,75 м.

df = 0,5 * 0,75 = 0,375м df = d1 = 0,375м

Влияние геологии и гидрогеологии строительной площадки на глубину заложения фундаментаопределяем по СНиП 2.02.01-83. Определяем величину+2 и сравниваем с (уровнем подземных вод)= 2,6 м (СНиП 2.02.01-83, стр.6, табл. №2).

+2= 2,375 м; >+2; =2,6 м.

Определяем влияние конструктивного фактора на глубину заложения фундамента . Эта величина определяется как сумма значений глубины и толщины пола в подвале и толщины слоя грунта от подошвы фундамента до низа конструкции в подвале.

,

где db – глубина пола в подвале,

hcf – толщина пола в подвале,

hs – толщина слоя грунта от подошвы фундамента до низа

конструкции пола в подвале.

d3 = 2,5 + 0,1 + 0,4 =3 м.

При окончательном назначении глубины заложения фундамента d принимаем равным максимальному значению из величин -:-.

d = 3 м.

Определяем площадь подошвы фундамента по формуле:

, (15)

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

Ro – расчетное сопротивление грунта основания, кПа ( см. СНиП (4);

γср - 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 определяем постоянные нормативные нагрузки от: веса покрытия (гидроизоляционный ковер, кровельный настил и балки); веса чердачного перекрытия с утеплителем; веса междуэтажного перекрытия; веса перегородок; веса карниза; веса стен.

Затем устанавливаем временные нормативные нагрузки: снеговую на 1мгоризонтальной проекции; временную на чердачное перекрытие; временную на междуэтажное перекрытие.

Нормативные нагрузки определяем по СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» в соответствии с конструктивным решением здания.

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 1мкирпичной кладки (или от веса стены из др. материала)

18

Таблица 3

Временные нормативные нагрузки

Наименование нагрузки

Величина нагрузки

Снеговая на 1мгоризонтальной проекции кровли

1,5

На 1мпроекции чердачного перекрытия

0,7

На 1мпроекции междуэтажного перекрытия

2,0

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

Для этого предварительно на плане этажа выделяем грузовую площадь, которая определяется следующим образом: расстоянием между осями оконных проемов вдоль здания и половиной расстояния в чистоте между стенами поперек здания. Грузовая площадь А равна произведению длин сторон полученного четырехугольника (См. Приложение).

Аг = 2,65 * 2,1 = 5,56

Эту грузовую площадь принимаем постоянной, пренебрегая ее уменьшением на первом этаже за счет увеличения ширины наружных стен.

Далее определяем 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 и площади):

1. Снеговая.

2. На чердачное перекрытие.

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

= коэффициент сочетания применяется при количестве перекрытий 2 и более. Для квартир жилых зданий определяется по формуле:

= (17)

где n – общее число перекрытий, от которых рассчитываются нагрузки

фундамента.

φn 1 = 0,3 + 0,6 / √2 = 0,3 + 0,42 = 0,72

Таблица 4

Постоянные нагрузки

Наименование нагрузки

Расчет нагрузки

Величина нагрузки

Вес покрытия

Нормативная нагрузка *Аг

1,5*5,56= 8,34

Вес чердачного перекрытия

Нормативная нагрузка * Аг

3,8*5,56= 21,12

Вес междуэтажных перекрытий

Нормативная нагрузка * Аг * n

3,6*5,56*2= 40,03

Вес перегородок на этажах

Нормативная нагрузка * Аг * n

1,0*5,56*2 = 11,12

Вес карниза и стены выше чердачного перекрытия

(Нормативная нагрузка на карниз + толщина стены * пролет * нормативная нагрузка кирпичной кладки) * расстояние между осями оконных проемов

(2,0+0,39*4,2*18)*2,1= 66,11

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

0,39*(3*2,1-1,5*1,05)*18 = 0,39*(6,3-1,57)* 18 = 0,39*4,73*18 = 33,2

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

0,39*(2,5*2,1-1,5*1,05)*2 *18 =51,66

Итого постоянная нагрузка

231,58

Таблица 5

Временные нагрузки

Наименование нагрузки

Расчет нагрузки

Величина нагрузки

Снеговая

Нормативная нагрузка *Аг

1,5*5,56=8,34

На чердачное перекрытие

Нормативная нагрузка * Аг

0,7*5,56=3,89

На 4 междуэтажных пере-крытий с учетом коэф.

Нормативная нагрузка * Аг *n*

2,0*5,56*2*0,72=16,01

Итого временная нагрузка

28,24

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

Fv = 28,24 + 231,58

2,1 = 123,72 кН/м

Следовательно, площадь подошвы фундамента составляет:

123,72

А= 300 – 16* 3 = 0,49 м2 .

Находим требуемую ширину подошвы фундамента. Для ленточного фундамента:

б= (А = б*1м) = 0,49 м.

4. Расчет технико-экономических показателей проекта

Основными технико-экономическими показателями проектов жилых домов приняты:

1. показатели сметной стоимости строительства;

2. объемно-планировочные показатели;

3. показатели затрат труда;

4. показатели, характеризующие степень унификации сборных элементов;

5. годовые эксплуатационные затраты.

Таблица 6

Технико-экономические показатели

Наименование

Единица измерения

Значения показателя

А. Показатели сметной стоимости строит-ва

Стоимость самого здания

$

12630,8

а) на 1 квартиру

$/кв.

12630,8

б) на 1мжилой площади

$/ м

130

в) на 1мполезной площади

$/ м

122

г) на 1м здания

$/ м

26

Б. Объемно-планировочные показатели

Общий строительный объем здания

м

486,42

а) на 1мжилой площади

8,78

б) на 1 квартиру

486,42

Объем типового этажа на 1м жилой площади по этажу

м

9,21

Отношение жилой площади к полезной (К)

м/ м

0,57

Средняя жилая площадь на1 квартиру

м

55,4

Средняя полезная площадь на1 квартиру

м

97,16

Отношение строительного объема к жилой площади (К)

м/ м

8,78

Заключение

В курсовой работе мы произвели расчет конструктивных элементов (наружных стен и фундамента) и основных технико-экономических показателей проекта жилого дома на примере города Петрозаводск. Таким образом, мы выяснили, что наиболее эффективно выбрать ограждающую конструкцию из керамзитобетона.

Стоимость здания составляет 12630,8 $

Список литературы

1. Шумилов М. С. Гражданские здания и их техническая эксплуатация: учебник для вузов.-М.: Высш. шк.,1985

2. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. – М.:1986

3. СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика. – М.:1983

4. СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений. - М.:1985

5. СНиП I-3-79**. Строительная теплотехника. – М.:1986

6. Берлинов М.В. Основания и фундаменты: Учеб. Для вузов. - М.: Высш.Шк., 1998