Расчет наружных стен и фундамента жилого дома
СОДЕРЖАНИЕ: Федеральное агентство по образованию Филиал Санкт-Петербургского государственного инженерно-экономического университета в г. Выборге Кафедра: экономика и управление на предприятии по отраслямФедеральное агентство по образованию
Филиал Санкт-Петербургского государственного
инженерно-экономического университета в г. Выборге
Кафедра: экономика и управление на предприятии по отраслям
Курсовая работа
На тему: расчет наружных стен и фундамента жилого дома
Дисциплина: здания и сооружения
Студент: Базанов А. А.
Форма обучения: очная
Срок обучения: 5лет
Специальность: ЭиУП »гор. хоз.»
Группа: 2107
Номер зачетной книжки: вб2273/07
Проверил: Власова Э. А.
г .Выборг
2009
Содержание
1.Характеристика проектируемого здания………………………3
2.Теплотехнический расчет наружных стен………………..……5
3. Расчет фундамента здания…………………………………….11
4. Заключение……………………………………………………..18
5. Рекомендуемая литература…………………………………….19
Цель курсовой работы : закрепление и углубление знаний, полученных студентами при изучении курса Здания и сооружения, приобретение навыков осуществления теплотехнического расчета стен и расчета фундамента жилого дома.
Исходные данные к курсовой работе
1. Город – Белорецк
2. Температура внутреннего воздуха tв = 180 С
3. Материал стен – керамзитобетонная однослойная с фактурными слоями
4. Высота этажа – 2800 см
5. Междуэтажные и чердачные перекрытия – из крупноразмерного железобетонного настила
6. Кровля – плоская из железобетонных плит по строительным балкам с техническим чердаком
7. Грунт – супеси
8. Глубина пола в подвале – 2,5 м
9. Толщина пола в подвале – 0,1 м
10. Расстояние от низа конструкции пола в подвале до подошвы фундамента – 0,4 м
11. Фундамент ленточный
12. Расчетная среднесуточная t 0 воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам, = 150 С
1. Характеристика 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 |
|
| Двухкомнатная |
2 |
20 |
28,31 |
566,2 |
50,15 |
1003 |
| Четырехкомнатная |
2 |
20 |
39,1 |
782 |
69,02 |
1380,4 |
| Всего |
4 |
40 |
67,41 |
1348,2 |
119,17 |
2380,7 |
| Средняя квартира |
33,71 |
674,1 |
59,59 |
1190,35 |
||
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):
К1 = Аж : Ао (1)
где Aж – жилая площадь в доме, м2 ;
Aо – общая площадь в доме, м2 .
К1 =1348,2:2380,7=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 используется жилая площадь.
, (2)
где Vз – строительный объем надземной части здания, м3 .
Строительный объем жилого дома определяется как сумма строительного объема выше нулевой отметки-0,00(надземная часть) и ниже этой отметки (подземная часть).
За нулевую отметку принимается уровень чистого пола первого надземного этажа жилого дома.
В жилых зданиях коэффициенты К1 и К2 должны находиться в следующих пределах: К1 = 0,54 0,64; К2 = 4,510. Произведя расчеты коэффициентов, студент сравнивает их величину с рекомендуемыми значениями и делает соответствующие выводы.
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 R
o
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 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 в – t 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]).
Расчетную зимнюю температуру наружного воздуха t н принимают с учетом тепловой инерции Д ограждающих конструкций по СНиП 2.01.01-82*. Строительная климатология и геофизика [3].
За расчетную температуру принимают: при Д 1,5 (безинерционная конструкция) абсолютно минимальную температуру; при 1,5Д4 (малая инерционность) – среднюю температуру наиболее холодных суток; при 4Д7 (средняя инерционность) – среднее арифметическое из температур наиболее холодных суток и наиболее холодной пятидневки (округляя до целого градуса); при Д7 (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 t
н
и рассчитывают требуемое сопротивление теплопередаче 
(формула 3).
Затем определяют экономичное сопротивление теплопередаче по формуле (4).
, (4)
где Цо – стоимость тепла 1 Гкал в руб.;
W o – теплопотери за отопительный период, Гкал;
Е – коэффициент эффективности капитальных вложений (в данной курсовой работе принимается Е=0,15);
- коэффициент теплопроводности материала стен, ккал/(м.ч.град) (см. СНиП I-3-79** Строительная теплотехника [5]);
Цм – стоимость материала стен, руб/м3 .
Стоимость материала стен определяется студентом самостоятельно по Стройпрайсу.
Для упрощения расчетов в учебных целях теплопотери за отопительный период W o предлагается определять по формуле (5) на основании данных СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика [3].
(5)
где t в – температура внутреннего воздуха, 0 С;
t н.ср. – средняя температура отопительного периода, 0 С; (отопительным считается период с температурой наружного воздуха t н 80 С);
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 R
o
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 R
н
= 0,05 (табл. 6 [5]);
d i – толщина слоя, м;
l i – коэффициент теплопроводности материала слоя, СНиП I-3-79** Строительная теплотехника [5] .
Полученную толщину стен округляют до стандартного размера штучных изделий. После этого рассчитывают действительную величину тепловой инерции Д ограждающей конструкции, подставляя значение d , по формуле (7). По этой величине проверяют правильность выбора t н .
, (7)
где Si – коэффициент теплоусвоения слоя материала, принимается по СНиП I-3-79** Строительная теплотехника [5];
Ri –сопротивление теплопередаче отдельного слоя ограждения определяется по формуле (8).
, (8)
Если выбранное значение t н не соответствует полученной тепловой инерции Д, то расчет повторяют, задаваясь соответствующей величиной t н . Если t н 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. приложение 2) и выбрать наиболее эффективный вариант.
Выбор варианта осуществляется по минимуму приведенных затрат Пi (руб./м2 стены), определяемых для каждого варианта по формуле (10).
, (10)
где Сoi – текущие затраты на отопление, руб./м2 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)
Решение
Данные: 2 =0,5 м-СНИП, 1 =0,7 м-СНИП, Rн =0,005 м2 .ч.град/ккал , Rв =0,13, R0 =1, 1 =0,002 м.
Определяем требуемое сопротивление теплопередаче:
1. Rтр 0 =18-(26)/6*0,13*1=0,95~1
Определяем экономическое сопротивление теплопередач:
2. 
-w0 =(18-(-6,95)*24*240*1,4*1,5/106 =0,30 Гкал
-tn ср =(-16,2)+(-14,4)+(-7,8)+2,7+0,7+(-7,4)+(-13,8)+0,6=-6,95 С0
3. 
, то = , принимаем R0
=1
Определяем толщину кирпичной стены:
4. 2 =1-(0,13+0,05+0,02/0,7)*0,5=0,39,
Вывод : принимаю толщину стены 0,51м
5. d1 = d3 = 0,03 м
Толщена керамзитобетонной стены(d 2 ):
d 2 =1-(0,13+0,05+0,025*2/0,7)*0,65=0,48 м
6. Затраты на отопление кирпичной стены:
Сок =0,3*4000/1-=1200 р.
6.1 Затраты на отопление керамзитобетонной стены:
Сок =0,3*3000/1=900 р.
7.1 Стоимость кирпичной стены:
Кк =0,02*4000=80 руб/м2
7.2 Стоимость керамзитобетонной стены:
Ккер =0,025*3000=75 руб/м2
Вывод
: по приведенным затратам выбираю
керамзитобетон.
8. Коэффициент теплопередачи(К):
К=1/1=1 Вт/м3
Керамзитобе тонная однослойная стена (d 2 ) с фактур ными слоями (d 1 и d 3 ).
3. Расчет фундамента здания
В курсовой работе студентам предлагается рассчитать глубину заложения и площадь подошвы фундамента.
При определении глубины заложения фундамента в соответствии со СНиП 2.02.0 1-83 [4] 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 [4];
dfn – нормативная глубина промерзания, м - определяется по карте глубины промерзания (рис. 1 приложения 2).
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;
М t - 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 [3].
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 d 2 определяется по СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений [4]. Определяется величина df +2, которая сравнивается с dw (уровнем подземных вод), и, исходя из полученного соотношения и в соответствии с указанным СНиП, назначается глубина заложения фундамента d 2 .
Затем определяется влияние конструктивного фактора на глубину заложения фундамента d 3 . Величина d 3 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).
Рис. 1. К определению глубины заложения фундамента.
При окончательном назначении глубины заложения фундамента d , ее принимают равной максимальному значению из величин d 1 d 3 .
Далее по формуле (16) определяется площадь подошвы фундамента.
(16)
где Fv – расчетная нагрузка, приложенная к обрезу фундамента кН/м;
R o – расчетное сопротивление грунта основания, МПа (см. СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений [4]);
g ср – средний удельный вес фундамента и грунта на его уступах. Обычно принимается при наличии подвала равным 1619 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 [2] 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 j n 1 , учитывающего неодновременное загружение перекрытий.
j n 1 – коэффициент сочетания - применяется при количестве перекрытий 2 и более. Для квартир жилых зданий он определяется по формуле (17).
, (17)
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.
Сбор нагрузок на фундамент предлагается оформить в виде таблиц по нижеприведенным формам.
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) |
18 |
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 |
Расчет нагрузки |
Величина нагрузки |
Вес покрытия |
Нормативная нагрузка х Аг |
1,5*9=13,5 |
| Вес чердачного перекрытия |
Нормативная нагрузка х Аг |
3,8*9=34,2 |
| Вес n междуэтажных перекрытий |
Нормативная нагрузка х Аг х n |
3,6*9*6=194,4 |
| Вес перегородок на n этажах |
Нормативная нагрузка х Аг х n |
45 |
| Вес карниза и стены выше чердачного перекрытия |
(Нормативная нагрузка на карниз + толщина стены х пролет х нормативная нагрузка кирпичной кладки) х расстояние между осями оконных проемов |
(2+0,51*3*18)*3=88,62 |
| Вес цоколя и стены первого этажа за вычетом веса оконных проемов на длине, равной расстоянию между осями оконных проемов |
Толщина стены первого этажа х (высота цоколя и первого этажа х расстояние между осями оконных проемов – высота оконного проема х длина оконного проема) х нормативная нагрузка кирпичной кладки |
0,51*(1,2+2,7*3-1,5*1.4)*18=88,128 |
| Вес стены со второго этажа и выше за вычетом веса оконных проемов |
Толщина стены х (высота этажа х расстояние между осями оконных проемов – высота оконного проема х длина оконного проема) х количество этажей х нормативная нагрузка кирпичной кладки |
0,51*(2,7*3-1,5*1,4)*5*18=275,4 |
| Итого постоянная нагрузка |
739,3 |
Таблица 5
Расчет временных нагрузок
Снеговая |
Нормативная нагрузка х Аг |
1,5*9=13,5 |
На чердачное перекрытие |
Нормативная нагрузка х Аг |
0,7*9=6,3 |
На n междуэтажных перекрытий с учетом коэффициента j n 1 |
Нормативная нагрузка х Аг х n х х j n 1 |
0,7*9*6*0,54=20,4 |
Итого временная нагрузка |
13,5+6,3+20,4=40,2 |
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 студент должен начертить поперечное сечение рассчитанного фундамента.
Решение
Данные:tв =18 Со , грунт-супеси, hэ =2,7 м, hsf =2,5 м, hcf =0,1 м, hn =0,4 м, фундамент ленточный, Кn =0,5-СНИП, высота окна 1,5 м, длина окна 1,4 м, hц =1,2 м, n=6, d 2 =0,51 –принимаю, пролет -3, Ro =300 кПА-супеси.
1. Нормативная глубина промерзания:
dfn =180*0,5=90 см=0,9 м
2. Глубину заложения фундамента:
d3 =0,1+2,5+0,4=3 м.
3. Коэффициент сочетания равен (
):
=0,3+0,6/2,5=0,54
4. Площадь подошвы фундамента(А):
А=779,5/300-16*3=3,1 м2
5. Расчетная нагрузка, приложенная к обрезу фундамента:
Fv =739,3+40,2=779,5 кН/м
6. для ленточного фундамента требуемая ширина подошвы равна(b):
b=3,1/1=3,1м2
Вывод : прением по каталогу фундаментную подушки марки ФЛ-14-24-4 с размерами 2380х1400х300 со стоимостью 6605р.
3. Заключение
На основание типового проекта 89-0135.13.91 мною были
рассчитаны и подобраны: керамзитобетонные ограждения,
отвечающее теплотехническим требованиям, и экономичностью, фундаментную подушка марки ФЛ-14-24-4,
с площадью подошвы 3,1 м, с глубиной заложения 3 м.
4. Рекомендуемая литература
1. Берлинов М.В. Основания и фундаменты: Учебник для вузов. - М.: Высш. Шк., 1988.
2. Белоконев Е.Н., Абуханов А.З., Чистяков А.А. Основы архитектуры зданий и сооружений: Учебное пособие. – Р.-н-Д., 2005.
3. Лычев А.С., Иваненко Л.В. Здания и сооружения. Основы проектирования и конструирования. Инженерное оборудование: Учебное пособие. – Самара, 2003.
4. Маклакова Т.Г. Архитектура гражданских и промышленных зданий. – М.: Высшая школа. 2000.
5. Маклакова Т.Г., Нанасова С.М. Конструкции гражданских зданий: - Учебник. – М: изд-во АСВ, 2004.
6. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. – М.: Госстрой России, ГУП ЦПП, 2003 год, с измен.
7. СниП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика. – М., 1983.
8. СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений. – М., 1995, с измен.
9. СниП I-3-79**. Строительная теплотехника (с Изменениями №1-4). – М., Госстрой России – М.: ГУП ЦПП, 2001.