Расчет наружной стены здания и его фундамента
1. Теплотехнический
расчет наружной
стены административного
корпуса
Постановка
задачи:
Определить
толщину наружной
кирпичной стены
административного
корпуса, стоящего
в г. Запорожье.
Исходные
данные для
расчета:
Климатические
параметры для
г. Запорожья
|
№
п/п
|
Расчетная
зимняя температура
наружного
воздуха
и зона влажности
|
Значение |
| 1 |
Абсолютная
минимальная |
-34 |
| 2 |
Наиболее
холодных суток,
обеспеченностью
0,92 |
-22 |
| 3 |
Наиболее
холодной
пятидневки,
обеспеченностью
0,92 |
-22 |
| 4 |
Зона
влажности |
Третья
(сухая) |
Микроклимат
помещения
административного
корпуса и условия
эксплуатации
ограждения.
| № п/п |
Наименование |
Значение |
Обоснование |
| 1 |
Расчетная
температура
внутреннего
воздуха |
tв
= 18 0С |
ГОСТ
12.1.005-76 |
| 2 |
Влажность
воздуха |
φ
= 55% |
Задается
в проекте |
| 3 |
Влажностный
режим помещения |
Нормальный |
Табл.
6 |
| 4 |
Условия
эксплуатации
ограждения |
А |
Табл.
7 |
Конструкция
стены и расчетные
коэффициенты.
| Характеристики
слоев |
Расчетные
коэффициенты |
| № слоя |
Материал |
Толщина,
м |
λ,
Вт/(м2х0С)
|
S,
Вт/(м2х0С)
|
|
1 Силикатный
кирпич 0,38 0,769,77
на
цементно-песчаном
растворе
|
| 2 Маты
жесткие 0,1 0,064 0,73 |
|
3Цементно-0,0150,769,60
-песчаный
раствор
|
Определяем
требуемое
сопротивление
теплопередачи:
R0тр
= n (tв
– tн) / ^
tн х αв
= 1 (18-(-22)) / 5,5 х 8,7 =0,84 Вт/(м2
х 0С)
По СНиП
«Строительная
теплотехника»
R0тр для
ограждающих
конструкций
= 2,1 – для перекрытия
R0тр =
2,5
Определяем
общее сопротивление
теплопередачи
стен:
R0 = 1/8,7 +
0,5 + 0,02 + 1,56 + 1/12 = 2,27 Вт/(м2
х 0С)
R0 > R0тр
=> что условие
теплотехническим
требованиям
выполнено.
Теплотехнический
расчет перекрытия
административного
корпуса.
Конструктивная
схема перекрытия
и коэффициенты.
| Характеристики
слоев |
Расчетные
коэффициенты |
| № слоя |
Материал |
Толщина,
м |
λ,
Вт/(м2х0С)
|
S,
Вт/(м2х0С)
|
| 1 ж/б
плита 0,161,92 17,98 |
|
2 Цементно-0,04
0,76 9,60
-песчаный
раствор
|
| 3 Маты
жесткие 0,1 0,064 0,73 |
| 4 Рубероид
0,015 0,17 3,53 |
Определяем
общее сопротивление
теплопередачи
плоской кровли:
R0 = 1/8,7 +
0,083 + 0,053 + 2,34 + 0,09 + Ѕ = 2,76 Вт/(м2
х 0С)
R0 > R0тр
=> что условие
теплотехническим
требованиям
выполнено.
Исходные
данные.
Строительство
спорткомплекса
находится в
г. Запорожье.
Площадь застройки
5800 м2, количество
обслуживаемых
людей 900 чел./см.
Район строительства
характеризуется
следующими
климатическими
параметрами:
Среднемесячная
температура
воздуха в январе
составляет
-150С; абсолютная
минимальная
температура
-340С; Наиболее
холодных суток
-220С; зона влажности
– сухая.
Нормативное
значение ветрового
давления составляет
0,38 кН/м2, нормативное
значение веса
снегового
покрова на 1 м2
горизонтальной
поверхности
составляет
0,5 кН/м2. Нормативная
глубина промерзания
грунта составляет
0,9 м.
Для сооружения
здания использовалась
площадка с
естественным
уклоном.
По результатам
изысканий было
выяснено, что
площадка здания
сложена слоями
третьего типа
грунтов общей
мощностью 30 м.
Нормативное
давление на
грунт 12 кг/см2,
возможная
просадка исключена.
Подземные воды
при изысканиях
вскрыты не
были.
Рельеф площадки
строительства
административного
корпуса равнинный.
Общий рельеф
площадки
строительства
перепады до
12 метров по высоте.
Основные
местные условия:
Район строительства
с сейсмичностью
до трех балов.
В процессе
работы спорткомплекса
вредные выделения
окружающей
среды отсутствуют.
Количество
рабочих смен
спорткомплекса
– 1 (одна).
Район строительства
имеет автотранспортные
магистрали
(набережная
и ул. Немировича-Данченко)
связующие с
поставщиками
строительных
конструкций
и изделий. Поставщики
ж/б плит перекрытия
ЖБК-1; колон и
балок ЖБК-6; щебень
- передаточный
карьер; песок
– песчаный
карьер; опалубка
– НИКТИМ и
Сантехзаготовки
ул. Тамбовская
1. Максимальное
расстояние
от поставщика
конструкций
и материалов
19 км.
Спорткомплекс
по ул. Немировича-Данченко
делится на три
очереди:
1 очередь –
административное
здание;
2 очередь –
оздоровительный
центр;
3 очередь
спортзалы и
кафетерии.
При строительстве
всех трех очередей
спорткомплекса
не используется
огнеопасные
и химически-опасные
методы строительства.
При строительстве
спорткомплекса
используется
существующий
рельеф местности.
Водоотвод
атмосферных
вод (естественный)
осуществляется
в существующие
ливневые канализации
по ул. Тбилисской,
Немировича-Данченко,
Набережной.
Благоустройство
территории:
Устройство
ландшафтного
озеленения
в разных отметках
по высоте (с
общей площадью
450 м2) устройство
альпинариев
(с общей площадью
300 м2).
ТЭП.
Площадь
застройки 5800
м2;
Площадь
участка 7980 м2;
Коэффициент
застройки К1
= 5800 / 7980 = 72 %
Площадь
автодорог 960
м2;
Площадь
тротуаров и
отмосток 470 м2;
Площадь
озеленения
750 м2;
К2 = (960 + 470 + 750 + 5800) / 7980 =
1,0
Объемно -
планировочные
решения.
Принятый
тип здания
запроектирован
с максимальной
привязкой к
естественному
рельефу местности
с целью минимилизации
трудозатрат
по разработке
каменных пород
площадки
строительства.
Количество
пролетов (10-18 х
6 м) принято из
условий размещения
в них помещений
необходимых
для процессов
спорткомплекса;
Высота помещения
3,3 м принята и
условий минимальных
потребностей
объема помещения
на одного служащего.
Помещения
в административном
здании расположены
по кругу с
минимальной
площадью коридора
и расстояния
связывающие
их.
В центре этажа
расположена
незадымляемая
лестница диаметром
7,3 м защищенная
ж/б стеной 300 мм
от потока огня,
с предусмотренной
мощностью
приточно-вытяжной
вентиляции
мощностью 26000
м3 / час.
Так же эвакуация
потока людей
распределяется
в смежные части
здания поэтапно,
и при помощи
пожарных лестниц
в случаи отсутствия
прохода на
смежную часть
здания.
Все помещения
оборудованы
противопожарной
сигнализацией;
несущие элементы
здания сохраняют
100% несущую способность
по нагрузки
минимум два
часа.
На каждом
этаже здания
в вестибюли
расположены
пожарные щиты,
оборудованные
огнетушителями.
К1 = 3684 /4807 = 0,76
К2 = 12157 / 3684 = 3,3
Естественное
помещения
решено сплошным
остеклением
фасада.
На каждом
этаже расположена
группа санузлов
(женские и мужские
по 3 санузла).
Комната отдыха
для персонала
вестибюли для
посетителей
и смотровые
площадки.
Конструктивное
решение:
В предыдущем
разделе вариантное
проектирование
по ТЕП приняты
ж/б несущие
конструкции.
Ж/б колонны
рассчитаны
на осевое сжатие
от 220т до 180т. Ж/б
перекрытие
Рассчитано
на полезную
нагрузку 400 кг/м2.
Здание каркасное:
колонны
400х400 мм
монолитное
ж/б перекрытие
δ = 160 мм
ядро жёсткости
здания ж/б цилиндр
с толщиной
стенки 300 мм.
Кровля рулонная
(эксплуатируемая).
Перегородки
помещения
двухсторонние
гипсокартонные
δ = 120 мм.
Перегородки
санузлов из
керамического
кирпича δ
= 125 мм.
Фундаменты
ж/б стаканного
типа.
«Архитектурно-художественное
решение».
Здание
разноуровневое,
имеет различную
конфигурацию
этажей в плане
соблюдая пропорции
габарита. При
видимой мощности
здания созданной
его площадью
создается его
изящность и
легкость отсутствием
габаритных
элементов
каркаса, а так
же сложным
остеклением
фасада.
Здание имеет
внутри цилиндрическую
форму ядра
жёсткости с
винтовыми
лестницами,
на которую
нанизаны дисковые
перекрытия
изящной формы,
имеющие в плане
различные
геометрические
фигуры.
Отделка стен
и потолков.
Оштукатуривание
цементно-известковым
раствором;
шпатлёвка;
окраска
объёмными
водоэмульсионными
составами;
полы см. тип
полов на чертежах
АС.
Санитарно-техническое
оборудование.
Кондиционирование
и вентиляция
см. раздел охрана
труда (расчёт
при - точно-вытяжной
вентиляции)
с механическим
побуждением.
Водопровод
- хозяйственно-питьевой
с напором на
вводе 40 м.
Канализация
- хозяйственно-фекальная.
Электроснабжение
от сети района
с напряжением
380/220 В.
Слаботочные
устройства
- радиофикация
телефонизация
пожарная и
охранная
сигнализация.
2. Расчет и
проектирование
Ж/Б фундамента
под колонну
среднего ряда
Для скальных
грунтов несущая
способность
основания:
Ф = Кm Rнс
Rнс =
24 кг/см2 – временное
сопротивление
образцов скального
грунта на одноосное
сжатие.
Кm –
коэффициент
однородности
скального
грунта и коэффициент
условий работы
допускается
принимать Кm
= 0,5 [справочник
проектировщика
зданий А.П.
Величкина].
Ф = 24 кг/см2 х
0,5 = 12 кг/см2
Задание на
проектирование:
Рассчитать
и сконструировать
Ж/Б фундамент
под колонну
среднего ряда.
Бетон фундамента
Кл. В15, арматура
нижней сетки
А-II, конструктивная
А-I.
R0 = 1,2 МПа
Средний вес
материала
фундамента
γmf
= 20 кН/м3
Н1 = 1,2 м – глубина
заложения.
Решение.
Расчетные
характеристики
материалов:
Для бетона
Кл. В15:
Rb
= 8.5 МПа;
Rbt
= 0,75 МПа;
γb2
= 0,9;
для арматуры
А-II Rs
= 280 МПа
Расчетная
нагрузка на
фундамент от
колонны первого
этажа с учетом
γn
= 0,95 -
N1 = 2721 кН
Сечение
колонны 400х400 см.
Определяем
нормативную
нагрузку на
фундамент по
формуле:
Nn
= N1
/ γf
= 2721 / 1.15 = 2366 кН
Где γf
– средний
коэффициент
надежности
по нагрузке.
Требуемая
площадь фундамента:
Af
= Nn /
(R0 – γmf
х Н1) = 2366000 / (1,2 х 106
– (20 х 1,2) х 103) = 2366000 / 1176000
= 2,0 м2
Размер в плане
стороны квадратного
фундамента:
А = √Аf
= √2.0 = 1.41 м
Принимаем
размер подошвы
фундамента
1,5х1,5 м (кратно 300
мм) Af
= 2,25 м2
Определяем
высоту фундамента:
Вычисляем
наименьшую
высоту фундамента
из условий
продавливания
его колонной
по поверхности
пирамиды при
действии расчетной
нагрузки:
h0 min
= - (hc
+ bc
/ 4) + Ѕ х √ N1
/ (0,9 х Rbt
+ Рsf )
Rbt
= 0,75 МПа = 0,75 х 103
кН/м3
Рsf = N1
/ Af =
2721 / 2,29 = 1188 кН/м2 = 118,8 Н/см2
hc
= 0,4 м bc
= 0,4 м
h0 min
= -0,2 + (1/2) / 2 = 0,4 м
Полная минимальная
высота фундамента
–
Hf
min = h0
+ αb
= 40 см + 4 см = 44 см
Где αb
= 4 см – защитный
слой бетона.
Минимальная
рабочая высота
первой ступени:
h01 =
(0,5 Psf
(α – hc
-2 h0))
/ √ R2
Rbt
Psf =
(0,5 х 118,8 х (150 – 40 – 2 х 46)) / √
2 х 0,75 х (100) х 118,8
h01 = 22,2 см
Принимаем
h1 = 22.2 + 4 = 26.2 см
h1
= 30 см
Q = 0,5 (а – hc
– 2 h0) Psf
= 0,5 х (1,5 – 0,4 – 2 х 0,46) х 1188 =
107 кН.
Минимальное
поперечное
сечение воспринимаемое
бетоном:
Qb = φb3
(1 + φ1
+ φn)
γb2 Rb1
b h0 =
0,6 х 0,9 х 0,75 х (100) х 100 х 30 =
121000 Н = 121 кН
Q1 = 107 кН < Qb
= 121 кН, условие
удовлетворяется.
Размер второй
степени фундамента
принимаем h
= 300мм
а = 1200 мм, b
= 1200 мм.
Проверяем
устойчивость
фундамента
на продавливание
от поверхности
пирамиды,
ограниченной
плоскостями,
проеденными
под углом 450
к боковым граням
колонны.
F
≤ α а Rb
+ h0
Um
F = N1
– A0fp
Psf =
2721 х 103 – 25,6 х 103 118,8
= 321 х 103 Н
A0fp
= (hc
+ 2 h0)2 = (40 + 2 х
60)2 = 25,6 х 103 см
Um
= 4 (hc
+ h0) = 4 х (40 + 60) 400
см
F = 321 х 103
Н < 0,9 х 0,75 х (100) х 60 х 400 =
1620 х 103 Н
Условие на
продавливание
удовлетворяется.
При подсчете
арматуры для
фундамента
принимаем
изгибающие
моменты п сечения,
соответствующих
расположению
уступов фундамента.
М1 = 0,125 Psf
(а – а1)2 b
= 0,125 х 1188 х (1,5 - 0,9)2 х 1,5
М1 = 80,1 кН х м
М2 = 0,125 Psf
(а – а1)2 b
= 0,125 х 1188 х (1,5 - 0,4)2 х 1,5
М2 = 269 кН х м
Psf
= 1188 кН/м2
Подсчет
потребного
количества
арматуры А –
III Rs
=365 (100)
Аs I =
MI /
0,9 h0 I
Rs =
8010000 / 0.9 х 30 х
365 х (100)
Аs I =
8010000 / 985500 = 8,12 см2
Аs II
= MII
/ 0,9 h0 II
Rs =
26900000 / 0,9 х 60 х 365 (100)
Аs II
= 13,64 см2
Принимаем
сетку:
7 ш 14 Аs
= 13,87 см2
Литература
Авдотьин
Л. H., Лежава И. Г.,
Смоляр И.М.
Градостроительное
проектирование.
Учебник для
вузов. - М.: Стройиздат,
1989.
Архитектура
гражданских
и промышленны
зданий. Т.2 «Основы
проектирования»
под ред. Предтеченского
В.М. –М.: Стройиздат,
1976. 214 с.
Архитектура
гражданских
и промышленных
зданий т.3 «Жилые
здания» под
ред. Шевцова
К.К. –М.: Стройиздат,
1982. 239 с.
Архитектура
гражданских
и промышленных
зданий т.5 «Промышленные
здания» под
ред. Шубина
Л.Ф. –М.: Стройиздат,
1986. 239 с.
Байков
В.Н., Сигалов
Э.Е. Железобетонные
конструкции:
Общий курс. –
М.: Стройиздат,
1991. - 768 с.
БНІП
2.02.01-83 Будівельні
норми і правила.
Норми проектування
основ будівельників
та споруд. М:
Будвидав. 1985
Горохов
В.А. и др. Инженерное
благоустройство
городских
территорий.
М.: Стройиздат,
1986.
Губень
П.І. Проблеми
ціноутворення
в умовах ринкових
відносин та
шляхи їх подолання.
– „Вісник Академії
будівництва
України”. 2000, №
8. с.19-22.
Долматов
Б.І. Механіка
грунтів, основи
та фундаменти.
– М. Будвидав,
1990
Дикман
Л.Г. Организация
и планирование
строительного
производства.
– М.: Высшая школа,
1988. – 559 с.