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	ц = 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	л, 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:

R₀^тр = n (t_в - t_н) / _^ t_н х б_в = 1 (18-(-22)) / 5,5 х 8,7 =0,84 Вт/(м² х ⁰С)

По СНиП «Строительная теплотехника» R₀^тр для ограждающих конструкций = 2,1 - для перекрытия R₀^тр = 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 > R₀^тр => что условие теплотехническим требованиям выполнено.

Теплотехнический расчет перекрытия административного корпуса.

Конструктивная схема перекрытия и коэффициенты.

Характеристики слоев	Расчетные коэффициенты
№ слоя	Материал	Толщина, м	л, 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 + Ѕ = 2,76 Вт/(м² х ⁰С)

R₀ > R₀^тр => 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 д = 160 мм

ядро жёсткости здания ж/б цилиндр с толщиной стенки 300 мм.

Кровля рулонная (эксплуатируемая).

Перегородки помещения двухсторонние гипсокартонные д = 120 мм.

Перегородки санузлов из керамического кирпича д = 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 = К_m R^нс

R^нс = 24 кг/см² - временное сопротивление образцов скального грунта на одноосное сжатие.

К_m - коэффициент однородности скального грунта и коэффициент условий работы допускается принимать К_m = 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 г_mf = 20 кН/м³

Н₁ = 1,2 м - глубина заложения.

Решение.

Расчетные характеристики материалов:

Для бетона Кл. В15:

R_b = 8.5 МПа;

R_bt = 0,75 МПа;

г_b2 = 0,9;

для арматуры А-II R_s = 280 МПа

Расчетная нагрузка на фундамент от колонны первого этажа с учетом г_n = 0,95 -

N₁ = 2721 кН

Сечение колонны 400х400 см.

Определяем нормативную нагрузку на фундамент по формуле:

N_n = N₁ / г_f = 2721 / 1.15 = 2366 кН

Где г_f - средний коэффициент надежности по нагрузке.

Требуемая площадь фундамента:

A_f = N_n / (R₀ - г_mf 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 = vА_f = v2.0 = 1.41 м

Принимаем размер подошвы фундамента 1,5х1,5 м (кратно 300 мм) A_f = 2,25 м²

Определяем высоту фундамента:

Вычисляем наименьшую высоту фундамента из условий продавливания его колонной по поверхности пирамиды при действии расчетной нагрузки:

h_{0 min} = - (h_c + b_c / 4) + Ѕ х v N₁ / (0,9 х R_bt + Р_sf )

R_bt = 0,75 МПа = 0,75 х 10³ кН/м³

Р_sf = N₁ / A_f = 2721 / 2,29 = 1188 кН/м² = 118,8 Н/см²

h_c = 0,4 м b_c = 0,4 м

h_{0 min} = -0,2 + (1/2) / 2 = 0,4 м

Полная минимальная высота фундамента -

H_{f min} = h₀ + б_b = 40 см + 4 см = 44 см

Где б_b = 4 см - защитный слой бетона.

Минимальная рабочая высота первой ступени:

h₀₁ = (0,5 P_sf (б - h_c -2 h₀)) / v R₂ R_bt P_sf = (0,5 х 118,8 х (150 - 40 - 2 х 46)) / v 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 - h_c - 2 h₀) P_sf = 0,5 х (1,5 - 0,4 - 2 х 0,46) х 1188 = 107 кН.

Минимальное поперечное сечение воспринимаемое бетоном:

Q_b = ц_b3 (1 + ц₁ + ц_n) г_b2 R_b1 b h₀ = 0,6 х 0,9 х 0,75 х (100) х 100 х 30 = 121000 Н = 121 кН

Q₁ = 107 кН < Q_b = 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 ? б а R_b + h₀ U_m

F = N₁ - A₀fp P_sf = 2721 х 10³ - 25,6 х 10³ 118,8 = 321 х 10³ Н

A₀fp = (h_c + 2 h₀)² = (40 + 2 х 60)² = 25,6 х 10³ см

U_m = 4 (h_c + 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 P_sf (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 P_sf (а - а₁)² b = 0,125 х 1188 х (1,5 - 0,4)² х 1,5

М₂ = 269 кН х м

P_sf = 1188 кН/м²

Подсчет потребного количества арматуры А - III R_s =365 (100)

А_{s I} = M_I / 0,9 h_{0 I} R_s = 8010000 / 0.9 х 30 х 365 х (100)

А_{s I} = 8010000 / 985500 = 8,12 см²

А_{s II} = M_II / 0,9 h_{0 II} R_s = 26900000 / 0,9 х 60 х 365 (100)

А_{s II} = 13,64 см²

Принимаем сетку:

7 ш 14 А_s = 13,87 см²

Литература

Авдотьин Л. H., Лежава И. Г., Смоляр И.М. Градостроительное проектирование. Учебник для вузов. - М.: Стройиздат, 1989.

Архитектура гражданских и промышленны зданий. Т.2 «Основы проектирования» под ред. Предтеченского В.М. -М.: Стройиздат, 1976. 214 с.

Архитектура гражданских и промышленных зданий т.3 «Жилые здания» под ред. Шевцова К.К. -М.: Стройиздат, 1982. 239 с.

Архитектура гражданских и промышленных зданий т.5 «Промышленные здания» под ред. Шубина Л.Ф. -М.: Стройиздат, 1986. 239 с.

Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс. - М.: Стройиздат, 1991. - 768 с.

БНІП 2.02.01-83 Будівельні норми і правила. Норми проектування основ будівельників та споруд. М: Будвидав. 1985

Горохов В.А. и др. Инженерное благоустройство городских территорий. М.: Стройиздат, 1986.

Губень П.І. Проблеми ціноутворення в умовах ринкових відносин та шляхи їх подолання. - „Вісник Академії будівництва України”. 2000, № 8. с.19-22.

Долматов Б.І. Механіка грунтів, основи та фундаменти. - М. Будвидав, 1990

Дикман Л.Г. Организация и планирование строительного производства. - М.: Высшая школа, 1988. - 559 с.