Расчет наружных стен и фундамента жилого дома. 5

Содержание

1. Исходные данные

1.1 Характеристика климатического района строительства

1.2 Характеристика  проектируемого здания

1.3 Краткая характеристика конструктивных элементов здания

1.4 Характеристика инженерного оборудования здания

2. Теплотехнический расчет наружных стен

3. Расчет фундамента

4. Расчет технико-экономических показателей проекта

Заключение

Литература

Приложение

Введение.

     Целью данной курсовой работы является приобретение навыков осуществления теплотехнического  расчета стен и расчета фундамента жилого дома. Необходимо выяснить, какой  из вариантов стен будет наиболее эффективным для данного типового проекта.

Задача  курсовой работы: с помощью строительных норм и правил научиться производить  теплотехнический расчет стен и расчет фундамента жилого дома, рассчитать глубину  заложения и размеры фундамента, дать общую оценку проектируемого здания на основании рассчитанных технико-экономических  показателей на примере города Сочи. 
 
 

1. Характеристика  климатического района строительства и  проектируемого здания

     1.1 Характеристика климатического  района

     Город – Сочи

     Влажностная зона – влажная

     Средняя температура наиболее холодной пятидневки – -5

     Средняя температура наиболее холодных суток  – -9

     Абсолютная  минимальная температура – -14

     Средняя температура отопительного периода  – -6,4

     Продолжительность отопительного периода –90 дней

     Средняя температура самого жаркого месяца – -23,2

     Скорость  ветра –1,9 м/с

     Географическая  широта – 43

     Структура и характер грунта – Пески крупные  плотные

     Уровень грунтовых вод – 3м 15см

     Глубина промерзания грунтов –0,8 м

     Характеристика  проектируемого здания 

2. Характеристика  проектируемого здания

Эксплуатация  квартир

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  А_ж – жилая площадь в доме, м² ;

        А_о – 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 V_з – 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.

3. Характеристика конструктивного решения здания.

Типовой проект № 184-24-93/1

Город - Сочи

Тип фундамента- ленточные, бутовые,

Перемычки – сборные ж.б. серия 1,138-10 выпуск 1. Типоразмеров - 7

 Перекрытие- щитовой накат по деревянным балкам( вариант – сборные ж.б.панели) ГОСТ 4981-78. Типоразмеров – 2

Стропила  – наслонные из пиломатериалов

Кровля- волнистые асбестоцементные листы

Перегородки - гипсоблочные, шлакоблочные, деревянные,

Двери наружные- деревянные входные

ГОСТ 20-3-78. Типоразмеров - 3

Двери внутренние- щитовой конструкции,

Серия 1.136-10. Типоразмеров – 5

Окна  и балконные двери- со спаренными переплетами,

Полы- дощатые, в санузлах- керамическая плитка,

Отделка наружная- кирпичная кладка с расшивкой швов,

Отделка внутренняя - в комнатах и передней- улучшенная клеевая покраска, в кухне, в ванной и уборной- масляная панель.  

1.4 Характеристика инженерного  оборудования здания

Водопровод- хозяйственно-питьевой, расчетный напор на вводе – 14 м. вод.от.

Горячего водоснабжения- от котла КМЧ-I,

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

Отопление – от котла КМЧ-1. Система однотрубная  тупиковая с верхней разводкой  с радиаторами М-140-АО. Теплоноситель  – вода с температурой 90-70 ^оС

Вентиляция- естественная, из кухни- механическая

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

Устройств связи- радиофикация, телеантенна, телефонный ввод,

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

     2. Тепло - технический  расчет наружных  стен

     Вариант 1: кирпичная стена, оштукатуренная с внутренней стороны.

     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 ограждающих конструкций принимают равным экономически оптимальному сопротивлению, но не менее требуемого по санитарно - гигиеническим условиям.

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

      = 18-(-5)/4 *0,133*1 = 0,76

     где - расчетная температура внутреннего воздуха, С°; принимается 18°С;

      - расчетная зимняя температура  наружного воздуха, С° = -5;

      - нормативный температурный  перепад между температурой внутреннего  воздуха и температурой внутренней  поверхности ограждающих конструкций Сº; нормируется в зависимости от функционального назначения помещений (для стен жилых домов ºС); = 4

      - сопротивление теплопередаче  внутренней поверхности ограждения  зависит от рельефа его внутренней  поверхности; для гладких поверхностей  стен =0,133;

     n – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху (СНиП [5]).=1

     Расчетную зимнюю температуру наружного воздуха  принимают с учетом тепловой инерции Д ограждающих конструкций.

     Д > 7 (массивные конструкции) – средняя  температура наиболее холодной пятидневки -5^о

     Затем определяют экономичное сопротивление  теплопередаче по формуле (4).  

     =(0,25*503,7)/(0,15*0,7*2800)=503,95/294=1,71

     где - стоимость тепла 1 Гкал в руб. = 503,7;

      - теплопотери за отопительный период, Гкал;

     Е – коэффициент эффективности  капитальных вложений = 0,15;

      - коэффициент теплопроводности  материала стен, ккал/(м.ч.град)

     (СНиП [5])= 0,7;

      - стоимость материала стен, руб/м³ = 2800р.

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

     =(18-(-6,4))*90*24*1,4*1,5/10⁶=0,11

     где - температура внутреннего воздуха ,°С; принимается 18°С;

      - расчетная температура отопительного  периода, °С (отопительным считается период с температурой наружного воздуха <8°С); -6,4

     N - отопительный период в течение года, дни = 90;

     Z – отопительный период в сутки, ч. = 24;

      - коэффициент неутонченных теплопотерь за счет инфильтрации воздуха через неплотности оконных переплетов, стыков, принимается равным 1,4;

      - 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  соблюдается условие:

     если  > , то = ; если < , то =

       = 1,71< = 0,76, то = = 1,71

Толщину стены определяем по формуле (6):

=(1,71-(0,133+0,05+0,02/0,76))0,70=1,05

где - сопротивление теплопередаче наружной поверхности ограждения, м².ч.град/ккал; зависит от местоположения ограждения, для стен и покрытий северных районов =0,05 ;

      - толщина слоя, м = 0,02;

      - коэффициент теплопроводности  материала слоя = 0,76;

     λ - коэффициент теплопроводности материал стен, ккал/(м.ч.град)

     (СНиП [5]) = 0,70 

     После этого рассчитывают действительную величину тепловой инерции Д ограждающей конструкции, подставляя значение , по формуле (7). По этой величине проверяют правильность выбора .

_{=0,03*9,60+1,79*9,20=0,288+16,468=16,756}   (7)

     где - коэффициент теплоусвоения слоя материала, принимается по [СНиП 5];

      - термическое сопротивление  отдельного слоя ограждения определяется  по формуле (8).

R_{штук-ки}=0,02/0,76=0,03

S_штукки=9,60

R_{кирпича}=1,25/0,70=1,79

S_{кирпича}=9,20

     Если  выбранное значение не соответствует  полученной тепловой инерции Д, то расчет повторяют, задаваясь вновь соответствующей  величиной  . .выбрана правильно, поэтому принимают полученное при расчете значение толщины стены и рассчитывают фактическое сопротивление теплопередаче наружного ограждения по формуле (9). 

        (9)

     =0,133+0,02/0,76+1,05/0,70+0,05=0,133+0,03+1,5+0,05=1,713

     При этом должно быть выполнено условие:

     Вариант 2

     Трехслойная стена из железобетонных панелей  с утеплителем из минераловатных плит.

δ1 = δ3 = 0,03м

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_о^тр  по санитарно - гигиеническим условиям. Требуемое (минимально допустимое) сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций определяют по формуле (3).

= 18-(-5)/4*0,133*1= 0,76                         (3)

где:

-  tв - расчетная температура внутреннего воздуха, оС; принимается 18оС;

-  tн- расчетная зимняя температура наружного воздуха, tн = - 5оС; принимается по СНиП  (3);

- (tв – tв) = Dtн – нормативный температурный перепад между    температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, (tв – tв) = 4оС; нормируется в зависимости от функционального назначения помещений СНиП (5) (для стен жилых домов ∆tн ≤ 6оС);

- Rв- сопротивление теплоотдаче внутренней поверхности ограждения зависит от рельефа его внутренней поверхности; для гладких поверхностей стен Rв = 0,133;

- n- коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху; n=1 (см. СНиП (5)).

Расчетную зимнюю температуру наружного воздуха  t_н 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).

     где :

     Ц_о – стоимость тепла 1 Гкал в руб.; 503,7 руб

     W_o – теплопотери за отопительный период, Гкал;

       Е- коэффициент эффективности  капитальных вложений (в данной  курсовой работе принимается Е=0,15);

     λ - коэффициент теплопроводности материала  стен, ккал/(м.ч.град) (см. СНиП I-3-79** Строительная теплотехника [5]);  1,92.

Ц_м – стоимость материала стен, руб/м^{3 ;} 6400 руб/м3.

Рассчитываем  теплопотери за отопительный период W_о по формуле (5).

                                       (5)

где :  

  t_в – температура внутреннего воздуха, 18^оС;

 t_н.ср. – средняя температура отопительного периода, - 6,4 ^оС;

N- отопительный период в течении года, 90 дней;

     z – отопительный период в течение суток, 24 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.

Для выбора сопротивления  теплопередаче R_о соблюдается условие:

 ^{если > , то = ; если < , то =}

^{Т.к. R}_о^{тр.> R}_о^{эк, то R}_o ^{= R}_о^{тр =0,76}

Далее определяем толщину  стены по формуле:

,                                           (6)

d _{железобетона}= [ 0,76- ( 0,133 + 0,05 +  0,03/0,64+0,03/0,64 )] *1,92 = 0,88

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));

  - толщина слоя, м = 0,03;

λ1 – коэффициент  теплопроводности материала слоя 0,64

λ - коэффициент  теплопроводности материал стен, ккал/(м.ч.град)

(СНиП [5]) = 1,92

После этого  рассчитываем действительную величину тепловой инерции Д ограждающей конструкции, подставляя значение d, по формуле (7). По этой величине проверяем правильность выбора t_н.

,     (7)

где S_i – коэффициент теплоусвоения слоя материала, принимается по СНиП I-3-79** Строительная теплотехника [5]; 17,98

R_i –сопротивление теплопередаче отдельного слоя ограждения определяется по формуле (8).

                     ,

R_{мин-ват}=0,03/0,64= 0,04

R_{железобетона}=0,88/1,92=0,46

Д=(0,04*9,60)*2+0,46*17,98=9,0388

Таким образом  делаем вывод, что изначальная величина Д>7 была выбрана верно, следовательно и значение t_н выбрано правильно.

Принимаем полученное при расчете значение толщины  стены и рассчитываем фактическое  сопротивление теплопередаче наружного  ограждения по формуле (9).

R_o=0,133+0,04+0,04+0,46+0,05=0,763

При этом должно быть выполнено условие: .

Далее рассчитываем приведенные затраты по каждой ограждающей  конструкции для того, чтобы выявить  наиболее эффективный вариант. Выбор  варианта осуществляется по минимуму приведенных затрат (руб./м² стены), определяемых для каждого варианта по формуле (10).

,                                       (10)

где С_oi – текущие затраты на отопление, руб./м² стены в год (см. формулу 11);

     К_i – единовременные затраты (стоимость стены по вариантам), руб./м³ (см. формулу (12));

     i – номер варианта ограждающей конструкции (i=1,2)

Величина расходов на отопление для упрощения расчетов в учебных целях может определяться по формуле (11).

                                                             (11)                              

Величину К_i  в расчетах можно вычислять по формуле (12).

С_о(кирпич)=0,11*503,7/1,713=32,34 руб./м²

С_о(желез.)= 0,11*503,7/0,763=72,61 руб./м²

К_{1(кирпич)}=1,05*2800=2940 руб./м³

К_{2(желез)}=0,88*6400=5632 руб./м³

П_{1(кирпич)}=32,34+0,15*2940= 473,34 руб.

П_{2(желез)}=72,61+0,15*5632=917,41  руб

Т.к  П_{железобет} >П_кирп., в качестве ограждающей конструкции для дома мы выбираем стену из кирпича, т.к. приведенные затраты по этому варианту являются наименьшими.

Рассчитываем  коэффициент теплопередачи К (Вт/м³ град. С) ограждающей конструкции по формуле (13).

      (13)

К=1/1,713=0,58 Вт/м³ град. С

                                    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 k_n – коэффициент влияния теплового режима здания, принимаемый для

              наружных фундаментов отапливаемых  сооружений, k_n= 0,5

             ( СНиП 2.02.01 – 83).

      d_fn – нормативная глубина промерзания определяется по карте глубины  

              промерзания, d_fn = 0,8 м.  

                 d_f = 0,5 * 0,8 = 0,4м      d_f= d₁= 0,4м

     Влияние геологии и гидрогеологии строительной площадки на глубину заложения фундамента определяем по СНиП 2.02.01-83. Определяем величину +2 и сравниваем с (уровнем подземных вод)= 3,15 м (СНиП 2.02.01-83, стр.6, табл. №2).    

+2= 2,4 м;  > +2;    

       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 d_b – глубина пола в подвале,

             h_cf – толщина пола в подвале,

             h_s – 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:

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

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

           γ_ср -  средний удельный вес фундамента и грунта на его уступах.

               Обычно принимается при наличии  подвала равным 16 – 19 Кн/м³.