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

Микроклимат помещения административного корпуса и условия эксплуатации ограждения.

Конструкция стены и расчетные коэффициенты.

Определяем требуемое сопротивление теплопередачи:

R₀^тр = n (t_в — t_н) / _^ t_н х б_в = 1 (18-(-22)) / 5,5×8,7 =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.

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 (10−18×6 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 26 000 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 = 12 157 / 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 220 т до 180 т. Ж/б перекрытие Рассчитано на полезную нагрузку 400 кг/м².

Здание каркасное:

колонны 400×400 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 400×400 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) = 2 366 000 / (1,2×10⁶ — (20×1,2) х 10³) = 2 366 000 / 1 176 000 = 2,0 м²

Размер в плане стороны квадратного фундамента:

А = vА_f = v2.0 = 1.41 м Принимаем размер подошвы фундамента 1,5×1,5 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 = 0,75×10³ 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 + (½) / 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 = (0,5×118,8 х (150 — 40 — 2×46)) / v 2×0,75 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 — 2×0,46) х 1188 = 107 кН.

Минимальное поперечное сечение воспринимаемое бетоном:

Q_b = ц_b3 (1 + ц₁ + ц_n) г_b2 R_b1 b h₀ = 0,6×0,9×0,75 х (100) х 100×30 = 121 000 Н = 121 кН

Q₁ = 107 кН < Q_b = 121 кН, условие удовлетворяется.

Размер второй степени фундамента принимаем h = 300 мм, 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 = 2721×10³ — 25,6×10³ 118,8 = 321×10³ Н

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

U_m = 4 (h_c + h₀) = 4 х (40 + 60) 400 см

F = 321×10³ Н < 0,9×0,75 х (100) х 60×400 = 1620×10³ 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 = 0,125×1188 х (1,5 — 0,9)² х 1,5

М₁ = 80,1 кН х м М₂ = 0,125 P_sf (а — а₁)² b = 0,125×1188 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 = 8 010 000 / 0.9×30×365 х (100)

А_{s I} = 8 010 000 / 985 500 = 8,12 см²

А_{s II} = M_II / 0,9 h_{0 II} R_s = 26 900 000 / 0,9×60×365 (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.