Жилой дом с мансардой

 

Кафедра МДК 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

по  инженерным конструкциям

на  тему: ”Жилой дом с мансардой” 
 
 
 
 

    
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Содержание. 

1. Введение
2. Технология
3. Стены
4. Фундамент
5. Окна, двери
6. Перемычки и перекрытия проемов
7. Перекрытия
8. Кровля
9. Расчет покрытия

10. Расчет стропильной системы

11. Расчет ленточных фундаментов

12. Список литературы  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение.

     Жилищное  домостроение в настоящее время  является достаточно прогрессивным, т.к. человек чувствует себя более комфортно в своем собственном доме. При строительстве использовались местные материалы. Инфраструктура  развита (электричество, водопровод и канализация проведены), подъезд к дому обеспечен.

     Объемно - планировочное решение удовлетворяет  всем требованиям современного заказчика. Кирпичный двухэтажный дом с подвалом и мансардой. Высота жилого этажа составляет 3,6 м, высота подвала равна так же 3,6м. Кладка ведется в условиях, когда температура не опускается ниже 10⁰С.

     Наружные  стены выполнены из керамического пустотелого кирпича (марки 150, раствор марки 50). Толщина наружных стен 510мм, внутренние несущие стены также выполнены из керамического кирпича шириной 380мм. Внутренние перегородки выполнены из гипсокартона, толщина перегородки равна 120 мм. По периметру наружных стен имеются откосы. Наружные стены изолированы снаружи пенопластом.

     Фундамент ленточный сборный железобетонный с монолитными участками. Выполняется из фундаментных блоков 600х600 и 400х400 и фундаментных плит 1000х1000 и 800х800.Класс бетона фундаментных блоков не ниже В20, асфальтовая отмостка отводит воду от стен и фундамента. Уровень грунтовых вод ниже подошвы фундамента на 2-2,5м. Основание (толщина грунтов) суглинок, залегает от поверхности земли на расстоянии 70 мм, толщина слоя 5м и далее скальный грунт.

     Окна  пластиковые, двойной стеклопакет. Двери деревянные. Используется сосна или ель I,II сорта. Коробки крепятся при помощи закладных деталей в 4х местах, фиксация дополняется монтажной пеной и дюпелями.

     Перемычки и перекрытия проемов. Проемы перекрываются железобетонными перемычками усиленными - размером 250х250, и обычными -размером 175х120. Входные проемы 1300 мм, внутренние 900мм, с/у 700мм, веранда 1300мм.

     Перекрытие - сборное железобетонное, с монолитными участками. Плиты пустотелые, марка бетона не ниже В15. Монолитные участки выполняются из бетона марки В15, с продольной арматурой АIII с шагом 200мм,диамнтром 12 мм, и поперечной АI с шагом 400мм и высотой 150-170мм. Они выполняются в тех местах де невозможно положить пустотелые плиты. Сварка каркаса ведется на строительной площадке, через один. Торцы плит заделываются раствором во избежание проникновения холода. Плиты анкируются путем заделки анкеров в кладку или при помощи скрутки. Опирание плит на стену не менее 80-120 мм.

     Кровля. Кровля деревянная, утепленная безчердачная. Стропилы-деревянные, наслонные. Используется сосна либо ель I,II сорта из цельного или клееного бруса. Настил деревянный из досок. Кровля выполнена из глинянойчерепицы. Водосток неорганизованный(желоба),скат кровли 45^о. Утеплитель на основе базальтового волокна, негорючий (УРСА).

     Кровля  выполняется по деревянному настилу,с 1 слоем рулонного ковра. Настил выполняется из III сорта сосны или ели, доска 50х150 мм с шагом 1м, соединение доски выполняется на стальном нагеле-гвозде.

        
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Технология  возведения:

          

 Выемка земли производится после предварительной срезки растительного слоя. Срезка производится бульдозером в отвалы, либо вывоз на местность. Выемка грунта производится экскаватором с обратной лопатой.

           После выкапывания котлована стенки его должны быть раскреплены. Экскаватор не должен подъезжать ближе чем на 1,5-2м к котловану. Зачистка грунта производится вручную. Монтаж блоков осуществляется краном на автомобильном шасси, с вылетом стрелы до 20м. Возведение стен производится захватками. Бригада каменщиков из 5ти человек. При повышении высоты кладки на 1,2 м следует использовать подмостки и леса.

            Возведение кладки ведется в период когда температура не опускается ниже 10^оС.

            Деревянные работы выполняются бригадой плотников 4,5 разряда. Монолитные работы выполняются бетонщики 3,4 разряда. 

     -техника  безопасности

     -коммуникации выполняются до начала строительства

     -площадка  строительства имеет ограждение

     -все  коммуникации должны иметь колодцы(через  50м для канализации с уклоном 10-15^о,и высота залегании не меньше глубины промерзания грунтов) 

     Здание  выполняется на свободном участке 50х50 м, участок ровный, с подвалом вентилируемой шахты. Участок при доме расположен на местности с уклоном менее 3м. При доме есть веранда и беседка, а также гараж. Отопление центральное, канализация, водоснабжение и  освещение - центральные.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Сбор нагрузок  на 1 м² проекции покрытия. 

 
 

2. Расчетная схема настила двухпролетной балки.

 
 

 

Определим усилия, возникающие  в настиле от разных сочетаний:

 

Определим погонные нагрузки.

Вырезаем полосы шириной 1 м :

 

q_пост. = q_{пост.табл.*}1 = 34,2 кг/м² , q_снег. = q_{пост.табл.*}1 = 128,6 кг/м² .

а – шаг стропильных ног – 0,9 м.

 
 
 
 

Определим усилие, возникающее  в настиле от нагрузки:

 

1. M_изг. = М₁ = ((q_{пост. +} q_{врем.(снег)}) _* а²)/8 = ((34,2 + 128,6)_* 0,9²) /8 =

= 16,4 (кг*м).

2.   М2 = 0,07_* q_пост.*а² + 0,2_*Р_*а = 0,07_* 34,2_*0,9² + 0,2_*120_*0,9 = 1,9 + 21,6 =

          = 23,5 (кг*м).

 
 

 
 
 
 
 
 
 

2. Настил работает на изгиб. Основная формула проверки на изгиб:

М_мах / W ≤ R_изг.,

М_мах – максимальный момент, действующий в настиле;

W – момент сопротивления настила;

R_изг. – рациональное сопротивление древесины;

Определим требуемые геометрические характеристики настила.

R_изг. – рациональное сопротивление древесины изгибу, зависит от её сорта и вида –

Сосна 2 сорт -  R_{изг. =} 140кг/cм²

W_1треб. = М₁ / R_изг. = (16, 4 _* 100) / 140 = 11,7 см³ ,

W_2треб. = М₁ / R_изг. = (23, 5  _* 100) / 140 = 16,7 см³ ,

 

3. Требуемое сечение настила:

W_t = (b _* t_наст.²)/6 ,

b₁ = 100 см,

b₂ = 30 см,

t_наст.1 = ³√((6 _* W_1треб.)/b₁) = ³√((6 _* 11,7)/100) = ³√1,93 = 0,9 (см),

t_наст.2= ³√((6 _* W_2треб.)/b₂) = ³√((6 _* 16,7)/30) = ³√5,92 = 1,5 (см),

 

t_max = 15 мм, следовательно принимаем толщину настила - 19 мм согласно сортаменту пиломатериалов.

 
 

4. Расчёт  по деформациям.

Определим геометрические характеристики принятого настила.

 

q^н= (q^н_{пост. +} q^н_{врем.(снег)}) * 1=  (34,2 + 128,6) _*1 = 162,8 кг/м²

 
 

Должна  выполняться проверка:

[1/a ]_ф= 5/384 _* (q^н _* a³)/(E _* J_x) < 1/125,

b₁ = 100 см,

    E = 10⁵  кг/см²

 

фактический прогиб:

J_x = (b _* t_H³)  / 12 = (100 _* 1,5³) / 12 = 28,1 cм⁴,

 

Проверка  по деформациям полученного  сечения:

 

  [1/a ]_ф= 5 _* 162,8 _* 0,01_* (34,2*0,9³)/( 10⁵ _* 28,1*384) = 0,00002 < 0, 008

 

Жесткость настила обеспечена, следовательно принятая толщина доски  удовлетворяет условиям работы данной конструкции.

 

РАСЧЕТ  СТРОПИЛЬНОЙ СИСТЕМЫ.

Расчетная схема щитового настила.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

L₁=7,21 м → L= 7,21/сos 30^о = 7,32/0,89= 8,22 м.

q_снег = q^р_снег*а=180*1,5 = 270 кг/м

 

итого стропильную  ногу:

q_п^{соб вес} = q^р_п*а=73,29*1,5 = 109,9 кг/м

 

R_A=(( q_снег^р + q_пок^{соб вес})*L)/1,5 = ((109,9+270)*7,32/1,5 = 1855,1

 

Определим продольную силу N, действующую на конструкцию:

 

N = R_A/ sin 35⁰ = 1855,1/0,57 = 3234,2

 

Определим изгибающий момент стропила:

 

М_изг = (( q_снег^р + q_п^р)L₁²)/8 = ((73,92+180)*8,22 ²)/8 = 1139,8 кг·м

 

__________________

 

Стропила  работают как сжато-изгибаемый элемент:

         

 
 

Зададимся сечением стропил.

Зададимся шириной бруса  b=150мм-4мм=146мм=14.6см

 

h _треб.≥(N/(2*b*R_c))+ √((N/(2*b* R_c))²+9M/(b* R_c))

 

R_c =140кг/см²

 

h =(3234,2/(2*14.6*140))+ √((3234,2/(2*14.6* 140))²+(9*1139,8 *100/(14.6* 140))= 23,3 см

Берем брус клеедосчатый.

Зададимся толщиной доски  t_д = 40 – 4 = 36мм= 3,6см

Определим количество досок необходимые для склеивания:

n = h/ t_д = 23,3 / 3,6 = 7

Окончательно определим  высоту стропильной ноги

              

Полученные размеры  стропильной ноги:

b’ = 14,6см

h’ = 25,2 см

 

Проверка  полученного сечения  в плоскости действия нагрузки:

 

,

 

R_c =140кг/см²

Геометрические характеристики полученного сечения:

F = h*b=14,6 *25,2 = 367,9 см²

 

W_x=b*h²/6=14.6*25,2 ²/6 = 1545,3 см³

^{________________}

 

λ = L_расч/i_x=μ*L_геом/i_x = 1*8,22/0,289*0,252= 100,5

 

если λ>70 то φ=А/λ²  , А=3000 (древесина),

то φ = A / λ² = 3000/ 100,5² = 0,29 (коэффициент продольного изгиба)

_________

 

ξ = 1-(N/φ*F*R_c)=1-(3234,2 /0,29 *367,9 *140)= 0,78

М_g=M/ξ ,        М_g=1139,8 /0,78 = 1461,28 кг*м

 
 

N/F+ М_g / (W_x* ξ ) = 3234,2 /367,9 +1461,28 *100/(1321,1 * 0,78) = 131 кг/см²<140 кг/см²

 

Условие выполняется. Несущая способность полученного сечения обеспечена.

Устойчивость  стропил обеспечена.

 

Проверка  стропил на устойчивость ( плоской формы  деформирования сжато-изгибаемого  элемента)

N/ (φ* R_c* F_бр)+ (М_g/ (φ* R_и* W_бр) )ⁿ  ≤R_c

 

3234,2 /0,78*140*367,9 +(1561,37 /0,78*140*1321,1)¹=0,35 < 1

Устойчивость  стропил обеспечена.

 

    Сбор  нагрузок на подошву фундамента:

 
 

РАСЧЕТ  ЛЕНТОЧНОГО ФУНДАМЕНТА.

Расчет фундамента производится согласно СНиП  2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений.

h^cт _под = h_подв-h_пер+h_{подушки} = 3 - 0,28 + 0,38=3,1 м;

h^cт = 2h_этаж-h_пер = 2*4  - 0,28 = 7,72 м;

-для наружной  стены:

V¹_кир= δ_стен* h_кир=0,64*6,32=4,04 м³;

-для внутренней  стены:

V¹_кир= δ_стен* h_кир=0,38*6,32=2,4 м³;

-для фундаментного  блока под наружной стеной:

V²_бет= δ_блок* h_{подушки}=0,7*2,92=2,04 м³;

-для фундаментного  блока под внутренней стеной:

V²_бет= δ_блок* h_{подушки}=0,4*2,92=1,17 м³;

 

ƩP_{нар стен} ^р=( V¹_кир*g _кир + V²_бет g _бет)*1,1=(4,04*1800+2,04*2000) *1,1=(7272+ +4080)*1,1=11352*1,1=12487,2 кг/м;

ƩP_{внутр стен} ^р=( V¹_кир*g _кир + V²_бет g _бет)*1,1=(2,4*1800+1,17*2000) *1,1=(4320+2340)*1,1=7326  кг/м.

 

Определим ширину грузовой площади для наружной стены. По планам для наружной стены  найдем ширину грузовой площади. По планам для внутренней стены найдем ширину грузовой площади.

В_в.с.=6,2 м;

В_н.с.=2,1 м;

Определим погонную нагрузку наружной стены на подушку фундамента:

Р_фунд ^{нар ст}=(q_общ ^пост+q_снег ^расч+3q_полез)B _{нар ст} + P_{нар ст}^р=(1620,44+180+480)*2,1+12487,2 =17276,124кг/м²;

Определим погонную нагрузку внутренней стены  на подушку фундамента:

Р_фунд ^{вн ст}=(q_общ ^пост+q_снег ^расч+3q_полез)B _{вн ст} + P_{вн стен} ^р=(1620,44+180+480)*6,2+7326=

=21464,728 кг/м²;

 

Основным  грунтом являются суглинки, е –  коэффициент пластичности от 0,25÷0,5. Глубина заложения от поверхности  земли 1,5 м, толщина слоя 5,5 м; уровень грунтовых вод ниже подошвы фундамента на 3 м; угол внутреннего трения f=21^o;

с_II = 23 кПа = 0,23кгс/cм²=2300 кгс/м² - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа (кгс/м²);

Расчетное давление под подошвой фундамента

R=( γ_c1 * γ_c2/k)*(M_γ*k_z*b_γII+M_q*d₁*γ’_II+( M_q -1)* d_b*γ’_II+ M_c*c_II)

γ_c1 , γ_c2 – коэффициенты условия работы(табл.3 СНиП 2.02.01.-83)

γ_c1 =1.2

γ_c2 =1.0

k =1.1

c_II=23кПа(0.23 кг/см²)

k_z - принимаем в зависимости от ширины фундамента, если В<10м, то k_z =1

-коэффициент пористости

- коэффициенты, определяемые по  таблице 4 СНиП:

R = 220 кПа = 2,2 кгс/см² =22000 кгс/м²для данных пылевато-глинистых грунтов (суглинков).

Ширина подошвы  фундамента под наружную стену:

b = P_{нар фунд} / R₀=17276,124/22000=0,785 м=0,8 м;

примем ширину b =1,5 м;

Ширина подошвы  фундамента под внутреннюю стену:

b = P_{вн фунд} / R₀=21464,728/22000=0,975 м=1 м;

примем ширину b =1,5 м.

 

Определим глубину заложения фундамента:

- осредненное значение удельного  веса грунта, залегающего ниже  подошвы фундамента;

- осредненное значение удельного  веса грунта, залегающего выше  подошвы фундамента;

;

- глубина заложения фундамента, м

h_s -толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м

h_s = h_{подушки} + h_{подвала} - 0.45 = 0.3 + 3 - 0.45=2.95 м;

h_sf - толщина пола подвала, м

h_сf= h_под + h_плитки=0.07+0.01=0.08м

γ_cf=1800кг/м³

d_b-глубина подвала, м

Если h_{подвала} >2м, то d_b=2м.

d₁=2.95 +(0.08*1800)/1500=4.25м.

 
 

Определим фактическое давление под подошвой фундамента:

 

R_ф ^наруж =  Р_наруж / b _наруж=17276,124/1.5=11517,41 кг/м²;

R_фвнутр =  Р_внутр/ b _внутр=21464,728/1.5=14309,82 кг/м²;

 
 
 
 
 

Расчетное давление под подошвой фундамента равно:

R=(1.2*1/1.1)*(0.56*1 *1*1.5+3.24*4,25*1.5+(3.24-1)*2*1.5+5.84*0.23*10⁴ )= =14671,6кг/м²

 

R_{ф наруж} (11517,41 кг/м²)≤ R(14671,6кг/м²)

R_фвнутр (14309,82 кг/м²)≤ R(14671,6кг/м²)

 

Несущая способность грунта обеспечена.

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

 

1." Конструкции малоэтажных жилых домов". Нанасова С.М. Издательство ассоциации строительных ВУЗов. г.Москва.2003г.

2."Конструирование гражданских зданий". Шерешевский И.А. Ленинград Стройиздат.1981 г.

3."Основания, фундаменты и подземные сооружения. МГСН .2-07-97.

4." Архитектурные конструкции". Бартань Н.Е, Чернов И.Е. Высшая школа 1974 г.