Проектирование малоэтажного дома

Федеральное агентство по образованию (Рособразование)

Архангельский государственный технический университет 

Кафедра инженерной геологии, оснований и  фундаментов 

Лобанов Николай Александрович

 Факультет   лесохозяйственный    курс  III   группа 1 
 
 

КУРСОВАЯ РАБОТА 
 

по дисциплине  Основы строительного дела 

На тему: Проектирование малоэтажного жилого дома 
 

Работа  допущена к защите ______________________________  _________________

                                                           (подпись руководителя)                                    (дата) 

Признать, что работа

выполнена и защищена с оценкой _________________________________________ 

Руководитель              _____________                ___________                 Шестаков А.А

                                         (должность)                                  (подпись) 

                                     _____________

                                             (дата)

Архангельск

2010

   Лист  замечаний 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Задание  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1 ОБЬЕМНО-ПЛАНИРОВОЧНОЕ РЕШЕНИЕ ЗДАНИЯ 

     В данной работе проектируется одноэтажный  жилой дом в городе Белгород. Конструктивная схема здания бескаркасная с внутренней и наружными несущими стенами. Здание в плане прямоугольной формы размерами в осях АВ – 9,1 м и в осях 1-4 – 13 м. Высота этажа составляет 3 м.

     Фундаменты  монолитные, отдельностоящие, столбчатые, мелкого заложения, на естественном основании. Стены выполнены из бруса с утеплителем из минераловатных плит.

     Цокольное и чердачное перекрытия выполнены по деревянным балкам. Стропильная система наслонная. Кровля металлическая из оцинкованных листов по деревянной обрешетке.  Проектируемое здание включает жилую часть и подсобное помещение. Жилая часть здания включает общую комнату, две спальни, столовую. Общая площадь жилой части составляет 93,8 квадратных метра. К подсобным помещениям относятся кухня, коридор, санузел и ванная комната. Общая площадь подсобных помещений 14,5 квадратных метра.

2 КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ 

2.1 Стены. Теплотехнический расчет толщины стены 

     Стенами называют конструктивные элементы зданий, служащие для отделения помещений  от внешнего пространства или одного помещения от другого.

     По  характеру работы стены делят  на несущие, самонесущие и навесные. Несущие стены воспринимают нагрузку от собственного веса и от других конструкций и передают ее на фундамент. Самонесущие стены несут нагрузку только от собственного веса по всей своей высоте и передают ее на фундамент. Навесные стены несут собственную нагрузку только в пределах одного этажа.

Брусчатые стены

     В данной курсовой работе используем брус сечением 200x200 мм. Они так же могут быть размером 180x150 мм, для внутренних стен -100x150 мм. По форме поперечного сечения брусьев различают виды брусчатых стен. Поскольку продуваемость брусчатых стен больше, чем бревенчатых, наиболее предпочтительным является треугольный паз. Для его устройства из нижней грани бруса ручной циркульной пилой вырезают треугольный брусок, который затем прибивают на брус сверху, образуя фебень (рис. 1в). Под брусок кладут узкую ленту пакли или войлока. В таких стенах нагели можно не ставить. Выбирать паз лучше из непросушенных брусьев ввиду меньшего образования усушечных трещин.

   Брусчатые стены собирают на готовых фундаментах. Если цоколь дома западающий, то слива не делают и первый венец укладывают на подкладную доску толщиной 50...60 мм и шириной не менее ширины бруса по гидроизоляционному слою с наружным свесом над цоколем на 30...40 мм. Узлы первого венца соединяют в полдерева, на коренных шипах 35x25 мм (рис. 2.).

     По  высоте стены между собой брусья соединяют круглыми нагелями диаметром 25...30 мм длиной 400 мм, устанавливаемыми в шахматном порядке через   1... 1,5  м  по длине сруба.  Отверстия  под них глубиной 430...450 мм сверлят сразу через несколько брусьев. Для уменьшения водопроницаемости швов у каждого бруса с наружной стороны снимают фаску шириной 20...30 мм. Сам шов конопатят. 

Рисунок 1 – Стены из брусьев

а, б, в,  - наружные, г – внутренняя 
 

      а) б)

Рисунок 2 - Узловые соединения брусчатых стен на коренных шипах

а - пересечение  наружных стен; б - пересечение наружной и внутренних стен 
 

     Из  условия обеспечения пространственной жесткости сруба длина участка  стены между поперечными стенами  или углами не должна превышать 30...50 толщин стены, т.е. 5...7 м. В противном случае стены укрепляют сжимами из пары вертикальных брусьев сечением 150x100 или 200x150 мм. Их стягивают болтами диаметром 16 мм с шагом 1... 1,5 м по высоте. С учетом осадки стен отверстия в сжимах под болты выполняют в виде вертикальных прорезей длиной, равной '/20 расстояния от болта до окладного венца.

     Сопряжение  брусьев с вертикальными элементами оконных и дверных коробок выполняют на шипах. Оконные и дверные коробки, а также балки перекрытия устанавливают одновременно со сборкой стен. Ввиду усушки древесины и уплотнения пакли в пазах брусчатых стен над каждым проемом устраивают зазор 60... 100 мм.

     Для защиты брусчатых стен от атмосферных  воздействий их обшивают вагонкой. При этом уменьшается продуваемость стен, увеличивается термическое сопротивление теплопередачи.

     Для предотвращения биологического разрушения древесины между дощатой обшивкой и стеной оставляют вентиляционный зазор шириной 40...60 мм. При необходимости дополнительного утепления стен дома этот зазор расширяют и заполняют минеральной ватой. При этом сверху и снизу утеплитель должен быть оставлен открытым.

     Теплотехнический  расчёт толщины стены

Исходные  данные:

Район строительства — г. Новгород

Расчетная температура внутреннего воздуха здания: t _int = 18  ^оС.

Средняя температура периода с температурой воздуха t<8 ^оС,  t_ht =-2,3 ^оС

Продолжительность периода со среднесуточной температуре  t<8 ^оС, z_ht = 221 день

  Градусы и сутки отопительного периода определяются по формуле

     D_d= (t_int – t_ht) z_ht ,  

где t_int - расчетная температура внутреннего воздуха здания

t_ht - средняя температура периода с температурой воздуха t<8 ^оС

z_ht - Продолжительность периода со среднесуточной температуре t<8 ^оС

     D_d= (18-(-2,3))221=4486 дней  

     Требуемое расчетное сопротивление (Вт с/м²)  определяется по формуле:

     R_rey=aDd+b,

где a,b – коэффициенты значений, для соответствующих групп зданий

     R_rey= 0,00035·3801+1,4=2,97 Вт с/м²

     Расчетное сопротивление (Вт с/м²)  вычисляется по формуле:

     R₀ = 1/α_int+ε δ/λ+1/α_ext,

где  α_int – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности

α_ext – коэффициент теплоотдачи для наружных стен здания

δ – толщина отдельного слоя конструкции

λ – коэффициент теплопроводности

     2,97=0,115+1,1+x/0,045+0,043

     х=0,077 м

     90 (мм) – толщина утеплителя

     R = 1/8,7+0,2/0,18+0,09+0,045+1/23=3,25

     R₀>R_треб

     3,25>2,97 – условие выполняется

     Температурный перепад рассчитывается по формуле

     Δt₀ = n(t_int-t_ext)/R₀ α_int

где Δ  – коэффициент, учитывающий зависимость  положения наружной поверхности  ограждающей конструкции к наружному  воздуху

       Δt₀ = 1(18-(-27))/3,25·8,7=1,59

     Нормируемый температурный перепад между  температурой воздуха и температурой внутренней поверхности, в данном случае составляет 4.

     1,59<4 – условие выполняется 
 
 
 
 
 
 
 

          2 3 4 5

 1

                          25            60 90 200 

 375

                Рисунок 3 - конструкция стены (1- вагонка, 2-вентелируемый                                    воздушный зазор, 3- утеплитель, 4-пароизоляция, 5– брус) 

           2.2 Перекрытия. Узлы опирания перекрытия на стены  

     Перекрытия  – конструктивные элементы, разделяющие  здания по высоте на этажи или отделяющие верхний этаж от чердака. По конструктивному  решению перекрытие - балочное. Несущими элементами балочных перекрытий являются балки.

     В данном курсовом проекте перекрытия по деревянным балкам сечением 200х100. По поперечному сечению балки могут быть разных видов (рис.4.) Балки изготавливают из древесных хвойных пород.

       Рисунок 4  – Виды балок

а, б  – из брёвен; в – из бруса; г – составного сечения; д – из досок

     Размеры сечения балок зависят от величины перекрываемого пролета, расстояния между  балками (шага) и нагрузки на перекрытие.

     Оптимальная длина деревянных балок 3…4 м. при  пролетах более 4…4,5 м сечение балок  непропорционально увеличивается до нестандартных размеров и само перекрытие становится «зыбким».

     Расстояние  между балками принимают в  зависимости от конструктивного  решения перекрытия. Если по балкам непосредственно настилают пол (в  цокольном и междуэтажном перекрытиях), то расстояние между ними определяется толщиной досок пола.

     Балки из бревен и бруса врубают в  стены сковороднем (ласточкиным хвостом). При этом конструкция сруба становится жестче и менее чувствительна к возможным неравномерным осадкам фундаментов.

Рисунок 5 - Узлы опирания балок на стены

     Для обеспечения вентиляции между низом  цокольною перекрытия и землей устанавливают  зазор не менее 0,60 м. Балки врезают в стену обычно между вторым и третьим венцами, чтобы окладной венец остался цельным.

     Укладку балок перекрытия начинают с крайних, которые устанавливают с зазором 20...30 мм от стен. Между внутренней поверхностью дымохода и балкой оставляют расстояние не менее 600 мм. В случае пересечения балки конструкцией печи, балку подвешивают к смежным с помощью поперечных распорок. Далее устанавливают промежуточные (рядовые) балки.

     Для устройства конструкции перекрытия к балкам из досок и брусьев прибивают черепные бруски сечением 40x50 мм, на которые укладывают пакет. К черепным брускам настил не прибивают.

     В межбалочное пространство укладывают пористый материал.

     Утеплитель, используемый в данной курсовой работе URSA и его в цокольном и чердачном перекрытиях укладывают на щиты, уложенные по черепным брускам.

     Утеплитель  защищают от увлажнения.  В цокольном перекрытии пароизоляцию из пергамина, а в чердачном - под утеплителем.

                                            доски пола

                                                     лаги

 утеплитель 

 щиты

 штукатурка

Рисунок 6 – чердачное перекрытие 

     2.3 Фундаменты  

     Фундаментом называют часть сооружения, предназначенную  для восприятия нагрузок от вышележащих конструкций сооружений и передачи их на грунт основания. Стоимость возведения фундамента составляет 15...20% от стоимости дома.

     По характеру работы и способу возведения различают фундаменты мелкого заложения, свайные, фундаменты глубокого заложения (оболочки, опускные колодцы, стена в грунте). Для малоэтажного домостроения применяют первые два типа.

     Столбчатые  фундаменты под стены устраивают при небольших нагрузках и прочных основаниях. В жилых малоэтажных зданиях их проектируют без подвалов. Столбчатые фундаменты выполняют в виде деревянных стульев и в форме столбов прямоугольного сечения из железобетона.

     Фундаменты  мелкого заложения, возводимые в открытых котлованах, передают нагрузку на основание по подошве фундамента (трение по боковой поверхности не учитывается).

     По  типу основания различают фундаменты на естественном основании и на искусственном основании: на грунтовой подушке, на уплотненном грунте, на закрепленном грунте.

     По  размерам в плане различают отдельные, ленточные, сплошные (плитные) фундаменты.

     По  материалу фундаменты мелкого заложения бывают деревянные, кирпичные, бутовые, бутобетонные, бетонные (монолитные и сборные из бетонных блоков), железобетонные (монолитные и сборные).

     Для кладки бутовых фундаментов применяют  камни с наибольшим размером до 300 мм. Затем весь ряд трамбуют и заливают цементно-песчаным раствором. Последующие ряды укладывают с перевязкой швов без трамбовки.

     Бутобетонные  столбчатые фундаменты выполняют наименьшим сечением 500x500 мм. Швы между камнями 40...50 мм заполняют бетоном.

     Проектирование  фундаментов на естественном основании заключается в определении размеров подошвы фундаментов и глубины его заложения. Размеры подошвы определяют расчетом. Выбор глубины заложения подошвы фундаментов малоэтажных домов определяется, главным образом, геологическими и гидрогеологическими условиями площадки строительства, а также конструктивными особенностями дома.

     В проектируемом одноэтажном жилом  доме используется фундаменты монолитные, отдельностоящие, столбчатые, мелкого заложения, на естественном основании. Их размеры 500х500 мм, а на плане будут 5х5 мм в масштабе 1:100. 

     2.4 Кровля. Схема раскладки несущих конструкций 

      Стропильная система

      В качестве несущих конструкций, воспринимающих нагрузку от кровли и передающих ее на несущие стены, применяют стропила из досок и брусьев.

      В зависимости от способа распределения  усилий между элементами стропил и передачи их на нижележащие конструкции различают стропила наслонные и висячие (рис. 7).

       9100 

      Рисунок 7 - Конструктивные решения двускатных крыш

        с  наслонными стропилами.

     В проектируемом малоэтажном доме применяются наслонные стропила. Они используются в двухпролетных зданиях (со средней несущий стеной). Стропила опираются на брусья - мауэрлаты, уложенные по верхнему обрезу наружных стен. Опорой в коньке служит коньковый прогон, который, в свою очередь, передает нагрузку на внутренние стены через специально уложенную балку - лежень (прогон), по которой с шагом 3...4 м устанавливают стойки - опоры. При пролете стропильной ноги более 4,8 м под нее подводят подкос, который позволяет уменьшить сечение стропильной ноги и придает дополнительную жесткость в поперечном направлении. Угол между подкосом и стропильной ногой должен быть близок к прямому.

     При симметричном расположении внутренних опор верхний прогон не совпадает с коньком крыши. В этом случае в конструктивную схему вводят горизонтальную схватку. В верхней части стропильные ноги попарно соединяются накладками из досок или внахлест. Каждую вторую стропильную ногу крепят к наружной стене или к чердачным балкам ветровыми связями (хомуту из проволоки).

     Оптимальное сечение стропил 50x150 мм при шаге - 1м. При большой снеговой нагрузке на пологих крышах шаг составляет 0,8...0,6 м. На крышах с уклоном более 45° шаг стропил увеличивают до 1,2... 1,4 м.

     Сечения сжатых элементов кровли (стоек и  подкосов) принимают такими, чтобы их наименьший размер или диаметр был не менее 1/20 длины элемента, но не менее 13 см.

     Кровля  из стальных листов

     Кровельные  листы изготавливают из мягкой отожженной стали толщиной 0,45... 1 мм, шириной 710 мм, длиной 1420 мм. Масса одного листа составляет 3,5...8 кг. Оцинкованные листы имеют двустороннее покрытие цинком. Листы из черной стали покрывают с двух сторон за 2 раза горячей олифой с добавлением охры или сурика для обнаружения непрокрашенных мест.

     Основанием  для стальной кровли служит обрешетка  из брусков сечением 50x50 мм или досок толщиной не менее 25 мм. Расстояние в свету между брусками или досками не должно превышать 200 мм. Под лежачие (горизонтальные) фальцы укладывают доски шириной не менее 100... 120 мм. Расстояние между лежачими фальцами при длине листа 1420 мм принимают равным от 1370 до 1400 мм. Иногда под стальной кровлей укладывают сплошную обрешетку, по верху которой настилают пароизоляцию из рубероида.

     Для заготовки листов и картин вдоль  всех кромок листов отгибают фальцы, а затем листы по коротким сторонам соединяют лежачими фальцами в картины. Минимальная картина состоит из двух листов. При небольшой высоте ската можно заготовить картину длиной на весь скат и на крыше соединять только длинные стороны стоячими фальцами (рис 8). Устройство двойных фальцев более трудоемко, чем одинарных, однако соединение двойным фальцем более надежно и на пологих скатах предпочтительнее.

     В зависимости от формы крыши рядовые  покрытия укладывают в разной последовательности. На фронтонных крышах первую полосу располагают вдоль фронта, на вальмовых и многощипцовых - от начала конька. Отдельные картины соединяют между собой лежачими фальцами, при уплотнении которых в качестве подкладки используют стальную полоску сечением 5x60 мм. 
 

     Рисунок 8 – Рядовое покрытие ската

а - укладка рядовых полос; б – поперечное примыкание ската к стене;

в - примыкание рядовой полосы к фронтонному  краю; 1-картина на карнизном свесе; 2 - стоячий фальц; 3 - картина в  рядовой полосе; 4 - кляммер; 5 - обрешетка; 6 -лежачий фальц; 7 - костыль; 8 - закладной брусок; 9 - фартук; 10 - подшивка карниза; 11 - лобовая доска фронтона

     Все рядовые полосы перекрываемого ската  пропускают через конек с таким расчетом, чтобы после обрезки можно было отогнуть коньковую кромку на одном скате высотой 30 мм, а на другом - 50 мм. Стоячие фальцы рядового покрытия, выходящие на конек и к ребрам крыши, сваливают в сторону малого отгиба на длину 80... 100 мм. Если карнизный свес не имеет организованного водостока, то рядовую полосу также выпускают за пределы поперечных планок прибитых костылей с таким расчетом, чтобы после соединения всех рядовых полос и выравнивающей обрезки кромок можно было отогнуть карнизный слив с капельницей.

        Смежные рядовые полосы располагают на скате так, чтобы взаимное расположение лежачих фальцев было не менее 50 мм. Это упрощает формирование стоячих фальцев при соединении полос между собой.

     Листы прикрепляют к обрешетке кляммерами, которые одним концом прибивают  к обрешетке, а другой заделывают в стоячий фальц. Расстояние между  кляммерами 500...700 мм. Их вырезают из оцинкованной кровельной стали в виде полос шириной 30...40 мм и длиной 120... 150 мм и скручивают под 90°.

     Карнизный край кровли удерживают Т-образными  костылями, прибиваемыми по краю карниза  через 700 мм. Если костылей нет, вместо них используют прямоугольные металлические полосы толщиной 3...4 мм и шириной 40...60 мм, прибивая их через 300...400 мм. 

     2.5 Перегородки 

   Перегородки разделяют помещения и должны обеспечивать заданную звукоизоляцию. В отличие от стен перегородки несут нагрузку только от собственного веса в пределах высоты этажа от пола до потолка и передают ее на перекрытие. В нашем примере используются каркасно-обшивные перегородки. Схема такой перегородки изображена на рисунке 9.

Рисунок  9  - Конструкции каркасно-обшивочной перегородки

1 – обвязка;  2 – стойка; 3 – дверная коробка 

     Каркасно-обшивные перегородки состоят из каркаса, звукоизоляции, а также внутренней и наружной обшивок. Каркас выполняют из стоек толщиной 50 - 75 мм, устанавливаемых через 0,40 - 1,2 м по нижней и верхней обвязкам. В качестве звукоизоляции применяют шлак, опилки с гашеной известью, минераловатные плиты. Для обшивок используют доски толщиной 19 - 25 мм, фанеру толщиной      6 - 8 мм или гипсокартонные листы толщиной 10 -14 мм. 
 
 
 
 
 

     3 ВНУТРЕННЯЯ И НАРУЖНАЯ ОТДЕЛКА  

     Назначение  отделочных работ – защита строительных конструкций от вредных воздействий  окружающей среды, увеличение срока  их службы и предания поверхности  красивого внешнего вида. Одновременно отделка зданий улучшает звукоизоляцию и повышает противопожарную защиту.

     К отделочным работам относятся облицовочные штукатурные, малярные, обойные и  стекольные работы, устройство потолков.

       Обойные работы

     Условно обои можно разделить на следующие  виды: виниловые, текстовиниловые, бумажные, стеклообои и жидкие обои.

     Наиболее  распространены однослойные бумажные обои. Такие обои недороги, но рельефный  рисунок на однослойных обоях  после их увлажнения и высыхания  на стене в большинстве случаев  нарушается.

     Обои  из полимерной пленки, наклеенной на бумажное основание, имеют высокие потребительские качества и долговечны. Их поверхности относительно слабо загрязняются, а если это и происходит, их можно вымыть водой с мылом. Пленочные поливинилхлоридные обои водостойки, их также можно мыть.

     Моющиеся обои не пропускают влагу и сырость, поэтому их можно использовать везде, где есть вероятность попадания воды на стены, - в кухне, в ванной, возле умывальника, в прихожей. Они светоустойчивы и очень прочны.

     Велюровые обои, поверхность которых представляет собой слой из коротких текстильных волокон, - бархатистые и теплые на ощупь. Их выпускают с антистатической обработкой, поэтому пыль на них не оседает. Но несмотря на это, такие обои нужно время от времени обметать щеткой или чистить пылесосом.