Курсовая Расчет наружных стен и фундамента жилого дома

Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-25

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Имя

Выберите тип работы:

Принимаю Политику конфиденциальности

Скидка 25% при заказе до 20.2.2025

Федеральное агентство по образованию
Филиал Санкт-Петербургского государственного

                    инженерно-экономического университета в г. Выборге

Кафедра: экономика и управление на предприятии по отраслям

Курсовая работа
   На тему:
расчет наружных стен и фундамента жилого дома
    Дисциплина: здания и сооружения

Студент: Базанов А. А.

Форма обучения: очная

Срок обучения: 5лет

Специальность: ЭиУП »гор. хоз.»

Группа: 2107

Номер зачетной книжки: вб2273/07

Проверил: Власова Э. А.
г .Выборг

2009

Содержание

1.Характеристика проектируемого здания………………………3

2.Теплотехнический расчет наружных стен………………..……5

3.Расчет фундамента здания…………………………………….11

4. Заключение……………………………………………………..18

5. Рекомендуемая литература…………………………………….19

Цель курсовой работы: закрепление и углубление знаний, полученных студентами при изучении курса "Здания и сооружения", приобретение навыков осуществления теплотехнического расчета стен и расчета фундамента жилого дома.

Исходные данные к курсовой работе

1.              Город – Белорецк

2.             Температура внутреннего воздуха t_в = 18⁰С

3.             Материал стен – керамзитобетонная однослойная с фактурными слоями

4.             Высота этажа – 2800 см

5.             Междуэтажные и чердачные перекрытия – из крупноразмерного железобетонного настила

6.             Кровля – плоская из железобетонных плит по строительным балкам с техническим чердаком

7.             Грунт – супеси

8.             Глубина пола в подвале – 2,5 м

9.             Толщина пола в подвале – 0,1 м

10.       Расстояние от низа конструкции пола в подвале до подошвы фундамента – 0,4 м

11.       Фундамент ленточный

12.       Расчетная среднесуточная t⁰ воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам, = 15⁰С
1. Характеристика проектируемого здания


Оценивая планировочное решение здания необходимо указать: количество квартир, выходящих непосредственно на лестничную клетку типового этажа; количество комнат в квартирах; наличие проходных и темных комнат. Характеристика квартир представляется по форме табл.1.
Таблица 1

Экспликация квартир

Тип квартиры

Количество квартир

Площадь, м²

жилая

общая

в секции

в доме

в квартире

в доме

в квартире

в доме

Двухкомнатная

2

20

28,31

566,2

50,15

1003

Четырехкомнатная

2

20

39,1

782

69,02

1380,4

Всего

4

40

67,41

1348,2

119,17

2380,7

Средняя квартира

33,71

674,1

59,59

1190,35

Для оценки объемно-планировочных решений зданий применяются коэффициенты, характеризующие рациональность планировочных решений квартир – К₁ и объемно-планировочных решений здания – К₂.

Коэффициент К₁ – плоскостной архитектурно-планировочный показатель. Он рассчитывается по формуле (1):
         К₁=   А_ж : А_о               (1)



где A_ж – жилая площадь в доме, м²;

A_о – общая площадь в доме, м².
К₁=1348,2:2380,7=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 используется жилая площадь.
,                                                        (2)
где V_з – строительный объем надземной части здания, м³.
Строительный объем жилого дома определяется как сумма строительного объема выше нулевой отметки-0,00(надземная часть) и ниже этой отметки (подземная часть).

За нулевую отметку принимается уровень чистого пола первого надземного этажа жилого дома.
В жилых зданиях коэффициенты К₁ и К₂ должны находиться в следующих пределах: К₁ = 0,54 ¸ 0,64; К₂ = 4,5¸10. Произведя расчеты коэффициентов, студент сравнивает их величину с рекомендуемыми значениями и делает соответствующие выводы.
2. Теплотехнический расчет наружных стен
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 по санитарно-гигиеническим условиям.

Требуемое (минимально допустимое) сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций определяют по формуле (3).
,                                     (3)
                 где t_в – расчетная температура внутреннего воздуха, ⁰С; принимается 18⁰С;


t_н – расчетная зимняя температура наружного воздуха, ⁰С; принимается по СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика[3];

         (t_в – t_в) = Dt^н – нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, ⁰С; нормируется в зависимости от функционального назначения помещений СНиП I-3-79** Строительная теплотехника [5] (для стен жилых домов Dt^н £ 6⁰С);


R_в – сопротивление теплопередаче внутренней поверхности ограждения (зависит от рельефа его внутренней поверхности); для гладких поверхностей стен R_в = 0,133;


n –   коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху (см. СНиП I-3-79** Строительная теплотехника [5]).
Расчетную зимнюю температуру наружного воздуха t_н принимают с учетом тепловой инерции Д ограждающих конструкций по СНиП 2.01.01-82*. Строительная климатология и геофизика [3].

За расчетную температуру принимают: при Д £ 1,5 (безинерционная конструкция) абсолютно минимальную температуру; при 1,5<Д£4 (малая инерционность) – среднюю температуру наиболее холодных суток; при 4<Д£7 (средняя инерционность) – среднее арифметическое из температур наиболее холодных суток и наиболее холодной пятидневки (округляя до целого градуса); при Д>7 (массивные конструкции) – среднюю температуру наиболее холодной пятидневки.

При расчете ограждений сначала задаются величиной тепловой инерции Д. В соответствии с принятым студентом значением Д выбирают расчетную температуру наружного воздуха t_н и рассчитывают требуемое сопротивление теплопередаче (формула 3).

Затем определяют экономичное сопротивление теплопередаче по формуле (4).

,                                  (4)
где Ц_о – стоимость тепла 1 Гкал в 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]);

Ц_м – стоимость материала стен, руб/м³.
Стоимость материала стен определяется студентом самостоятельно по Стройпрайсу.

Для упрощения расчетов в учебных целях теплопотери за отопительный период W_o предлагается определять по формуле (5) на основании данных СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика [3].
                    (5)
где t_в – температура внутреннего воздуха, ⁰С;


t_н.ср. – средняя температура отопительного периода, ⁰С; (отопительным считается период с температурой наружного воздуха t_н <8⁰С);


N – отопительный период в течение года, дни;


z – отопительный период в течение суток, час.;


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_o соблюдается условие: если >, то =; если <, то =.

Толщину стены определяем по формуле (6).
,                 (6)
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]);

d
_i – толщина слоя, м;

l
_i – коэффициент теплопроводности материала слоя, СНиП I-3-79** Строительная теплотехника [5] .

Полученную толщину стен округляют до стандартного размера штучных изделий. После этого рассчитывают действительную величину тепловой инерции Д ограждающей конструкции, подставляя значение d, по формуле (7). По этой величине проверяют правильность выбора t_н.
,                                            (7)
              где S_i – коэффициент теплоусвоения слоя материала, принимается по СНиП I-3-79** Строительная теплотехника [5];


R_i –сопротивление теплопередаче отдельного слоя ограждения определяется по формуле (8).
,                                                   (8)
Если выбранное значение t_н не соответствует полученной тепловой инерции Д, то расчет повторяют, задаваясь соответствующей величиной t_н. Если t_н выбрана правильно, то принимают полученное при расчете значение толщины стены и рассчитывают фактическое сопротивление теплопередаче наружного ограждения по формуле (9).
                           (9)
При этом должно быть выполнено условие: .

В курсовой работе студентам предлагается рассчитать два варианта стен разной конструкции (см. приложение 2) и выбрать наиболее эффективный вариант.

Выбор варианта осуществляется по минимуму приведенных затрат П_i (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)
При определении текущих затрат предполагается, что по долговечности и эксплуатационным качествам рассматриваемые конструкции сопоставимы.

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).
                                             (12)
Выбрав вариант по минимальным приведенным затратам, рассчитывают коэффициент теплопередачи К (Вт/м³ град. С) ограждающей конструкции по формуле (13).
                                                    (13)
Решение
Данные: λ₂=0,5 м-СНИП, λ₁=0,7 м-СНИП, R_н=0,005 м².ч.град/ккал , R_в=0,13, R₀=1, δ₁=0,002 м.

         Определяем требуемое сопротивление теплопередаче:

1.   R^тр₀=18-(26)/6*0,13*1=0,95~1

Определяем экономическое сопротивление теплопередач:

2.

-w₀=(18-(-6,95)*24*240*1,4*1,5/10⁶=0,30 Гкал

       -t_n_ср=(-16,2)+(-14,4)+(-7,8)+2,7+0,7+(-7,4)+(-13,8)+0,6=-6,95 С⁰

      3. >, то = , принимаем R₀=1

Определяем толщину кирпичной стены:

      4. δ₂=1-(0,13+0,05+0,02/0,7)*0,5=0,39,

Вывод: принимаю толщину стены 0,51м

      5. d₁ = d₃ = 0,03 м

Толщена керамзитобетонной стены(d₂):


d₂=1-(0,13+0,05+0,025*2/0,7)*0,65=0,48 м

     6. Затраты на отопление кирпичной стены:

С_ок=0,3*4000/1-=1200 р.

      6.1 Затраты на отопление керамзитобетонной стены:

С_ок=0,3*3000/1=900 р.

       7.1 Стоимость кирпичной стены:

      К_к=0,02*4000=80 руб/м²

       7.2 Стоимость керамзитобетонной стены:

   К_кер=0,025*3000=75 руб/м²

Вывод: по приведенным затратам выбираю

керамзитобетон.

8. Коэффициент теплопередачи(К):

К=1/1=1 Вт/м³


  Керамзитобе тонная однослойная стена (d₂) с фактур ными слоями (d₁ и d₃).
3. Расчет фундамента здания
В курсовой работе студентам предлагается рассчитать глубину заложения и площадь подошвы фундамента.

При определении глубины заложения фундамента в соответствии со СНиП 2.02.0 1-83 [4] учитывают следующие основные факторы: влияние климата (глубину промерзания грунтов), инженерно-геологические, гидрологические и конструктивные особенности.

Расчетную глубину сезонного промерзания определяют по формуле (14):
                                      (14)
                где k_n – коэффициент влияния теплового режима здания, принимаемый для наружных фундаментов отапливаемых сооружений по СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений [4];


d_fn – нормативная глубина промерзания, м - определяется по карте глубины промерзания (рис. 1 приложения 2).
При отсутствии данных многолетних наблюдений для районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м, ее нормативное значение определяется по формуле (15).
                                         (15)
                где d_o – величина, принимаемая для суглинков и глин - 0,23 м; для супесей, песков мелких и пылеватых – 0,28; песков гравелистых, крупных и средней крупности – 0,30; крупнообломочных грунтов – 0,34 м;

         М
_t - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе. Принимается по СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика [3].

Глубину заложения внутренних фундаментов отапливаемых зданий принимают без учета промерзания, но не менее 0,5 м.

Влияние геологии и гидрогеологии строительной площадки на глубину заложения фундамента d₂ определяется по СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений [4]. Определяется величина d_f+2, которая сравнивается с d_w
(уровнем подземных вод), и, исходя из полученного соотношения и в соответствии с указанным СНиП, назначается глубина заложения фундамента d₂.

Затем определяется влияние конструктивного фактора на глубину заложения фундамента d₃. Величина d₃ определяется как сумма значений глубины (d_b) и толщины (h_cf) пола в подвале и толщины слоя грунта от подошвы фундамента до низа конструкции пола в подвале (h_s) (см. рис. 1).

Рис. 1. К определению глубины заложения фундамента.

При окончательном назначении глубины заложения фундамента d, ее принимают равной максимальному значению из величин d₁ ¸ d₃.
Далее по формуле (16) определяется площадь подошвы фундамента.
                                         (16)
                где F_v
– расчетная нагрузка, приложенная к обрезу фундамента кН/м;


R_o – расчетное сопротивление грунта основания, МПа (см. СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений [4]);


g_ср – средний удельный вес фундамента и грунта на его уступах. Обычно принимается при наличии подвала равным 16¸19 кН/м³.
Для определения расчетной нагрузки, приложенной к обрезу фундамента, необходимо собрать нагрузки в следующей последовательности. Вначале определяют постоянные нормативные нагрузки: от веса покрытия (гидроизоляционный ковер, кровельный настил и балки); от веса чердачного перекрытия с утеплителем; от веса междуэтажного перекрытия; от веса перегородок; от веса карниза; от веса стен.

Затем устанавливают временные нормативные нагрузки: снеговую на 1 м² горизонтальной проекции кровли; временную на чердачное перекрытие; временную на междуэтажное перекрытие.

Нормативные нагрузки определяют в соответствии со СНиП 2.01.07-85. "Нагрузки и воздействия" [2] в зависимости от конструктивного решения здания.

С учетом постоянных и временных нагрузок определяются нагрузки на фундамент наружной стены на уровне планировочной отметки грунта (по обрезу фундамента).

Для этого предварительно на плане этажа здания выделяется грузовая площадь, которая определяется следующими контурами: расстоянием между осями оконных проемов вдоль здания и половиной расстояния в чистоте между стенами поперек здания. Грузовая площадь А_г равна произведению длин сторон полученного четырехугольника.

Грузовую площадь принимаем постоянной, пренебрегая ее уменьшением на первом этаже за счет увеличения ширины наружных и внутренних стен.

Далее определяются постоянные нагрузки:

1.                    Вес покрытия (произведение нормативной нагрузки и грузовой площади);

2.                    Вес чердачного перекрытия;

3.                    Вес междуэтажного перекрытия, умноженный на количество этажей;

4.                    Вес перегородок на всех этажах;

5.                    Вес карниза и стены выше чердачного перекрытия (определяется на длине, равной расстоянию между осями оконных проемов).

6.                    Вес цоколя и стены первого этажа за вычетом веса оконных проемов на длине, равной расстоянию между осями оконных проемов.

7.                    Вес стены со второго этажа и выше за вычетом веса оконных проемов на длине, равной расстоянию между осями оконных проемов.

Временные нагрузки (произведение нормативной нагрузки и грузовой площади):

1.                Снеговая.

2.                На чердачное перекрытие.

3.                На междуэтажные перекрытия с учетом их количества и снижающего коэффициента j
_n₁, учитывающего неодновременное загружение перекрытий.

j
_n₁ – коэффициент сочетания - применяется при количестве перекрытий 2 и более. Для квартир жилых зданий он определяется по формуле (17).
,                                        (17)
n – общее число перекрытий, от которых рассчитываются нагрузки на фундамент.

Все нагрузки суммируются, и определяется нагрузка на 1 м наружной стены. Для этого нужно общую нагрузку (временную + постоянную) разделить на расстояние между осями оконных проемов вдоль здания.

Сбор нагрузок на фундамент предлагается оформить в виде таблиц по нижеприведенным формам.
Таблица 2

Постоянные нормативные нагрузки

Наименование нагрузки

Величина нагрузки

От веса покрытия

1,5

От веса чердачного перекрытия с утеплителем

3,8

От веса междуэтажного перекрытия

3,6

От веса перегородки

1,0

От веса карниза

2,0

От веса 1 м³ кирпичной кладки (или от веса стены из др. материала)

18

Таблица 3

Временные нормативные нагрузки

Наименование нагрузки

Величина нагрузки

Снеговая на 1 м² горизонтальной проекции кровли

1,5

На 1 м² проекции чердачного перекрытия

0,7

На 1 м² проекции междуэтажного перекрытия

2,0

Таблица 4

Расчет постоянных нагрузок

Наименование нагрузки

Расчет нагрузки

Величина нагрузки

Вес покрытия

Нормативная нагрузка х А_г

1,5*9=13,5

Вес чердачного перекрытия

Нормативная нагрузка х А_г

3,8*9=34,2

Вес n междуэтажных перекрытий

Нормативная нагрузка х А_г х n

3,6*9*6=194,4

Вес перегородок на n этажах

Нормативная нагрузка х А_г х n

45

Вес карниза и стены выше чердачного перекрытия

(Нормативная нагрузка на карниз + толщина стены х пролет х нормативная нагрузка кирпичной кладки) х расстояние между осями оконных проемов

(2+0,51*3*18)*3=88,62

Вес цоколя и стены первого этажа за вычетом веса оконных проемов на длине, равной расстоянию между осями оконных проемов

Толщина стены первого этажа х (высота цоколя и первого этажа х расстояние между осями оконных проемов – высота оконного проема х длина оконного проема) х нормативная нагрузка кирпичной кладки

0,51*(1,2+2,7*3-1,5*1.4)*18=88,128

Вес стены со второго этажа и выше за вычетом веса оконных проемов

Толщина стены х (высота этажа х расстояние между осями оконных проемов – высота оконного проема х длина оконного проема) х количество этажей х нормативная нагрузка кирпичной кладки

0,51*(2,7*3-1,5*1,4)*5*18=275,4

Итого постоянная нагрузка

739,3

Таблица 5
Расчет временных нагрузок

Снеговая

Нормативная нагрузка х А_г

1,5*9=13,5

На чердачное перекрытие

Нормативная нагрузка х А_г

0,7*9=6,3

На n междуэтажных перекрытий с учетом коэффициента j
_n₁

Нормативная нагрузка х А_г х n х х j
_n₁

0,7*9*6*0,54=20,4

Итого временная нагрузка

13,5+6,3+20,4=40,2

Определив по формуле (15) площадь подошвы фундамента (если полученная величина меньше 1 м², - принимается площадь подошвы фундамента, равная 1 м²), вычисляем требуемую ширину подошвы фундамента:

             -для ленточного фундамента b=А/1 (А=b × 1м);

    -для столбчатого фундамента a=b=.

По каталогу справочника проектировщика выбираем ближайший по размерам типовой сборный блок-подушку. Назначаем конструкцию стены фундамента: из фундаментных блоков или стеновых панелей – и определяем их размеры по каталогу.

В курсовой работе студент должен начертить поперечное сечение рассчитанного фундамента.
Решение
Данные:t_в=18 С^о, грунт-супеси, h_э=2,7 м, h_sf=2,5 м, h_cf=0,1 м, h_n=0,4 м, фундамент ленточный, К_n=0,5-СНИП, высота окна 1,5 м, длина окна 1,4 м, h_ц=1,2 м, n=6, d₂=0,51 –принимаю, пролет -3, R_o=300 кПА-супеси.

1. Нормативная глубина промерзания:

d_fn=180*0,5=90 см=0,9 м

2. Глубину заложения фундамента:

d₃=0,1+2,5+0,4=3 м.

3. Коэффициент сочетания равен ():

=0,3+0,6/2,5=0,54

4. Площадь подошвы фундамента(А):

А=779,5/300-16*3=3,1 м²

5. Расчетная нагрузка, приложенная к обрезу фундамента:

F_v=739,3+40,2=779,5 кН/м

6. для ленточного фундамента требуемая ширина подошвы      равна(b):

b=3,1/1=3,1м²

Вывод: прением по каталогу фундаментную подушки марки ФЛ-14-24-4 с размерами 2380х1400х300 со стоимостью 6605р.
3. Заключение

На основание типового проекта 89-0135.13.91 мною были

рассчитаны и подобраны: керамзитобетонные ограждения,

отвечающее теплотехническим требованиям, и экономичностью, фундаментную подушка марки ФЛ-14-24-4,

с площадью подошвы 3,1 м, с глубиной заложения 3 м.

4. Рекомендуемая литература

1.    Берлинов М.В. Основания и фундаменты: Учебник для вузов. - М.: Высш. Шк., 1988.

2.    Белоконев Е.Н., Абуханов А.З., Чистяков А.А. Основы архитектуры зданий и сооружений: Учебное пособие. – Р.-н-Д., 2005.

3.    Лычев А.С., Иваненко Л.В. Здания и сооружения. Основы проектирования и конструирования. Инженерное оборудование: Учебное пособие. – Самара, 2003.

4.    Маклакова Т.Г. Архитектура гражданских и промышленных зданий. – М.: Высшая школа. 2000.

5.    Маклакова Т.Г., Нанасова С.М. Конструкции гражданских зданий: - Учебник. – М: изд-во АСВ, 2004.

6.    СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. – М.: Госстрой России, ГУП ЦПП, 2003 год, с измен.

7.    СниП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика. – М., 1983.

8.    СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений. – М., 1995, с измен.

9. СниП I-3-79**. Строительная теплотехника (с Изменениями №1-4). – М., Госстрой России – М.: ГУП ЦПП, 2001.

Bukvasha