Расчет наружной стены здания и его фундамента
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
+ ½ = 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) + ½ 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 ø 14 Аs = 13,87 см2
Литература
1.
Авдотьин Л. H.,
Лежава И. Г., Смоляр И.М. Градостроительное проектирование. Учебник для вузов.
- М.: Стройиздат, 1989.
2.
Архитектура
гражданских и промышленны зданий. Т.2 «Основы проектирования» под ред.
Предтеченского В.М. –М.: Стройиздат, 1976. 214 с.
3.
Архитектура
гражданских и промышленных зданий т.3 «Жилые здания» под ред. Шевцова К.К. –М.:
Стройиздат, 1982. 239 с.
4.
Архитектура
гражданских и промышленных зданий т.5 «Промышленные здания» под ред. Шубина
Л.Ф. –М.: Стройиздат, 1986. 239 с.
5.
Байков В.Н., Сигалов Э.Е.
Железобетонные конструкции: Общий курс. – М.: Стройиздат, 1991. - 768 с.
6.
БНІП 2.02.01-83 Будівельні
норми і правила. Норми проектування основ будівельників та споруд. М: Будвидав.
1985
7.
Горохов В.А. и
др. Инженерное благоустройство городских территорий. М.: Стройиздат, 1986.
8.
Губень П.І.
Проблеми ціноутворення в умовах ринкових відносин та шляхи їх подолання. –
„Вісник Академії будівництва України”. 2000, № 8. с.19-22.
9.
Долматов Б.І.
Механіка грунтів, основи та фундаменти. – М. Будвидав, 1990
10.
Дикман Л.Г. Организация и
планирование строительного производства. – М.: Высшая школа, 1988. – 559 с.
|