Министерство образования и науки РФ
Санкт-Петербургский государственный
инженерно - экономический университет
Кафедра экономики и менеджмента
в городском хозяйстве
Курсовое проектирование
Расчет наружных стен и фундамента
жилого дома
Выполнил:
студент 3 курса гр. 781
Дяченко И.Н.
Проверила:
доц. Кузнецова Галина Федоровна.
Санкт- Петербург
2010 г.
Содержание
Введение ……………………………………………………...стр.2
Исходные данные…………………………………………….стр.3
Характеристика климатического района строительства и проектируемого здания……………………………………стр.4
Теплотехнический расчет наружных стен……………….стр.5
Расчет фундамента………………………………………...стр.10
Расчет технико- экономических показателей проекта….стр.15
Заключение……………………………………………………стр.17
Литература…………………………………………………….стр.18
Приложения
Введение
Целью данной курсовой является приобретение навыков осуществления теплотехнического расчета стен и расчета фундамента жилого дома.
Задача курсовой – научится производить расчет конструктивных элементов (наружных стен и фундамента) и основных технико-экономических показателей проекта жилого дома на примере города Калуга.
Исходные данные к курсовой работе
«Расчет наружных стен и фундамента жилого дома»
Город — Калуга
Температура внутреннего воздуха tв= 18оС
Материал стен — кирпич и керамзитобетон
Высота этажа — 2,5 м
Междуэтажные и чердачные перекрытия — из крупноразмерного железобетонного настила
Кровля — асбестоцементные волнистые листы унифицированного профиля по деревянной обрешетке
Грунт — суглинки, 200 Ro кПа
Глубина пола в подвале — 2,5м
Толщина пола в подвале — 0,1м
Расстояние от низа конструкции пола в подвале до подошвы фундамента — 0,4м
Фундамент ленточный
Расчетная среднесуточная to воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам, = 15оС.
Характеристика климатического района строительства и проектируемого здания1.1. Характеристика климатического района
Город- Калуга;
Влажностная зона — нормальная;
Средняя температура наиболее холодной пятидневки — -30оС;
Средняя температура наиболее холодных суток — -34оС;
Абсолютная минимальная температура — -46оС;
Средняя температура отопительного периода — -3,5оС;
Продолжительность отопительного периода — 214 дней;
Средняя температура самого жаркого месяца — 23,4оС;
Скорость ветра — 3,9 м/сек;
Структура и характер грунта – пески средней и крупности, средней плотности; 400кПа
Уровень грунтовых вод — 2,83 м;
Глубина промерзания грунтов — 2,1 м.
Характеристика проектируемого зданияЭксплуатация квартир
Тип квартиры | Количество квартир | Площадь, м2 | ||||
| жилая | общая | |||||
| в сек ции | в доме | в квартире | в доме | в квартире | в доме | |
| Двухкомнатные | 2 | 4 | 39,55 | 158,2 | 81,41 | 335,52 |
| Средняя S квартиры | 39,55 | 83,88 | ||||
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 Аж – жилая площадь в доме, м2;
Ао – общая площадь в доме, м2.
158, 2
К= 335,52 = 0, 47
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 Vз – строительный объем надземной части здания, м2
1476.86
К= 158,2 =9,3
В жилых зданиях коэффициенты К1 и К2 должны находится в следующих пределах: К1= 0,54 - 0,64; К2= 4,5 – 10.
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 Ro ограждающих конструкций принимают равным экономически оптимальному сопротивлению, но не менее требуемого Rотр по санитарно- гигиеническим условиям.
Требуемое (минимально допустимое) сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций определяют по формуле (3).
tв- tн 18+29
R
отр = tв- jв *Rв*n = 6 * 0,133 * 1 = 1,04 (3)
где tв- расчетная температура внутреннего воздуха, оС; принимается 18оС;
tн- расчетная зимняя температура наружного воздуха, оС; принимается по СНиП (3);
(tв – jв) = ∆tн – нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, оС; 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 (см. СНиП (5)).
Расчетную зимнюю температуру наружного воздуха tн 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).
Wо Цо
Roэк = √ Е λ Цм , (4)
где Цо – стоимость тепла 1 Гкал в руб.; (525 руб./ Гкал)
Wо – теплопотери за отопительный период, Гкал
Е – коэффициент эффективности капитальных вложений ( Е= 0,15);
λ – коэффициент теплопроводности материала стен, ккал/ (м.ч.град) (см. СНиП (5));
Для упрощения расчетов в учебных целях теплопотери за отопительный период Wо предлагается определять по формуле (5).
Wо = (tв – tн.ср.) * N * z * r * d / 106 = ( 18 – (-3,5)) *214*24*1,4*1,5/ 106=
= 0,23 (5)
где tв – температура внутреннего воздуха, оС;
tн.ср. – средняя температура отопительного периода, оС; ( отопительным считается период с температурой наружного воздуха tн < 8оС);
N- отопительный период в течении года, дни;
z – отопительный период в течение суток, 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.
Значение Wо рассчитывается по формуле (5) на основании данных СНиП (3).
0,23 * 525 120,75
Rэко керамзитоб.= √ 0,15* 0,58* 1270 = √ 110,49= 0,7
0,23 * 525 120,75
Rэко кирпича = √ 0,15* 0,47 * 1600 = √ 194,4 = 0,63
Для выбора сопротивления теплопередаче Rо соблюдается условие: если Roэк > Rотр , то Ro = Rоэк ; если Rоэк < Rотр , то Ro = Rотр.
Т.к. Rотр.> Rоэк, то Ro = Rотр
Толщину стены определяем по формуле (6).
δ1 δ2
δ = [ Rо – ( Rв + Rн + λ1 + λ2 ) ] * λ ; (6)
1
где Rн= αн - сопротивление теплопередаче наружной поверхности ограждения, м2.ч.град/ккал; зависит от местоположения ограждения, для стен и покрытий северных районов Rн = 0,05 (табл.6 (5));
δ1,2 – толщина слоя, м;
λ1,2 – коэффициент теплопроводности материала слоя.
0,02
δкирпича = [ 1,04 –( 0,133 + 0,05 + 0,76 * 0,93)]* 0,81 = 0,68
0,025
δкерамзитобетона = [ 1,04- ( 0,133 + 0,093 * 2 )] * 0,58 = 0,47
После этого рассчитываем действительную величину тепловой инерции Д ограждающей конструкции, подставляя значение δ, по формуле (7). По этой величине проверяют правильность выбора tн.
Д= Σ Ri Si
где Si – коэффициент теплоусвоения слоя материала, принимается по
СНиП (5);
Ri – термическое сопротивление отдельного слоя ограждения определяется по формуле (8).
δi
Ri = λi , (8)
Rкирпича = 0,68 / 0,81 = 0,83
Rшт = 0, 02 / 0,93 = 0,02
Rкерамзитобетона = 0,47 / 0,52 = 0,9
Rшт = 0,025 / 0,93 = 0,05
Дкирпича=0,83*11,09 + 0,02*10,2 = 9,4
Дкерамзитобетона = 0,9*12,33 + 0,2*11,09 = 13,3
Т.к. Д > 7, то tн выбрана правильно.
Рассчитываем фактическое сопротивление теплопередаче наружного ограждения по формуле (9).
δ1 δ2 δn
Ro = Rв + λ1 + λ2 + ……+ λn + Rн , (9)
При этом должно быть выполнено условие: Ro ≥ Rотр.
Rо кирпича = 0,133 + 0,68 / 0,81 + 0,02 / 0,93 + 0,05 = 1,04
Rо керамзитобетона= 0,133 + 0,47 / 0,52 + 0,025 / 0.93 + 0,05 = 1,13
Условие Ro ≥ Rотр выполняется.
Рассчитываем два варианта стен разной конструкции и выбираем наиболее эффективный вариант.
Выбор варианта осуществляется по минимуму приведенных затрат
Пi (руб./м2 стены)
П
= С
(10)
где, К - единовременные затраты, руб./м
(стоимость стены);
С
- текущие затраты на отопление, руб./мстены в год
- номер варианта ограждающей конструкции (=1,2).
= 1 – керамзитобетон; = 2 –кирпич.
Величину расходов на отопление определяем по формуле (11):
С=
(11)
0,23 * 298
С0 1= 1,04 = 65,9
0,23 * 298
С0 2= 1,13 = 76,5
К вычисляем по формуле:
К=
(12)
К1= 0,15 * 0,68 * 1600 = 163,2
К2= 0,15 * 0,47 * 1270 = 89,5
П= С
П1= 65,9+ 0,15 * 163,2 = 90
П2= 76,5+ 0,15 * 89,5 = 90
П = П, так как нет разницы, выбираем ограждающую конструкцию из керамзитобетона и рассчитываем коэффициент теплопередачи К (Вт/м град. С):
К = 
(13)
1
К = 1,04 = 0,96
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 kn – коэффициент влияния теплового режима здания, принимаемый для
наружных фундаментов отапливаемых сооружений, kn= 0,5
( СНиП 2.02.01 – 83).
dfn – нормативная глубина промерзания определяется по карте глубины
промерзания, dfn = 1,5
df = 0,5 * 1,5 = 0,75 df= d1= 0,75
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 м (СНиП 2.02.01-83, стр.6, табл. №2).
+2= 2,83 <+2; 
=2,67
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 db – глубина пола в подвале,
hcf – толщина пола в подвале,
hs – 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 dпринимаем равным максимальному значению из величин 
-:-.
d = 3 м.
Определяем площадь подошвы фундамента по формуле:
, (15)
где Fv – расчетная нагрузка, приложенная к обрезу фундамента кН/м;
Ro – расчетное сопротивление грунта основания, кПа ( см. СНиП (4);
γср - 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 определяем постоянные нормативные нагрузки от: веса покрытия (гидроизоляционный ковер, кровельный настил и балки); веса чердачного перекрытия с утеплителем; веса междуэтажного перекрытия; веса перегородок; веса карниза; веса стен.
Затем устанавливаем временные нормативные нагрузки: снеговую на 1мгоризонтальной проекции; временную на чердачное перекрытие; временную на междуэтажное перекрытие.
Нормативные нагрузки определяем по СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» в соответствии с конструктивным решением здания.
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 1м | 18 |
кирпичной кладки (или от веса стены из др. материала)Таблица 3
Временные нормативные нагрузки
| Наименование нагрузки | Величина нагрузки |
| Снеговая на 1м | 1,5 |
| На 1м | 0,7 |
| На 1м | 2,0 |
С учетом постоянных и временных нагрузок определяем нагрузки на фундамент наружной стены на уровне планировочной отметки грунта (по обрезу фундамента).
Для этого предварительно на плане этажа выделяем грузовую площадь, которая определяется следующим образом: расстоянием между осями оконных проемов вдоль здания и половиной расстояния в чистоте между стенами поперек здания. Грузовая площадь А равна произведению длин сторон полученного четырехугольника (См. Приложение).
Аг = 2,95* 1,8 *1 = 5,31
Эту грузовую площадь принимаем постоянной, пренебрегая ее уменьшением на первом этаже за счет увеличения ширины наружных стен.
Далее определяем постоянные нагрузки:
Вес покрытия (произведение нормативной нагрузки и грузовой площади);
Вес чердачного перекрытия;
Вес междуэтажного перекрытия, умноженный на количество этажей;
Вес перегородок на всех этажах;
Вес карниза и стены выше чердачного перекрытия (определяется на длине, равной расстоянию между осями оконных проемов);
Вес цоколя и стены первого этажа за вычетом веса оконных проемов на длине, равной расстоянию между осями оконных проемов;
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 и площади):
Снеговая.
На чердачное перекрытие.
На междуэтажного перекрытия с учетом их количества и снижающего коэффициента 
, учитывающего неодновременное загружение перекрытий.
= коэффициент сочетания применяется при количестве перекрытий 2 и более. Для квартир жилых зданий определяется по формуле:
=
(17)
где n – общее число перекрытий, от которых рассчитываются нагрузки
фундамента.
φn 1 = 0,3 + 0,6 / √2= 0,73
Таблица 4
Постоянные нагрузки
| Наименование нагрузки | Расчет нагрузки | Величина нагрузки |
| Вес покрытия | Нормативная нагрузка *Аг | 1,5*5,31 = 7,97 |
| Вес чердачного перекрытия | Нормативная нагрузка * Аг | 3,8*5,31 = 20,8 |
| Вес междуэтажных перекрытий | Нормативная нагрузка * Аг * n | 3,6*5,31* 2 = 38,2 |
| Вес перегородок на этажах | Нормативная нагрузка * Аг * n | 1,0*5,31*2 = 10,62 |
| Вес карниза и стены выше чердачного перекрытия | (Нормативная нагрузка на карниз + толщина стены * пролет * нормативная нагрузка кирпичной кладки) * расстояние между осями оконных проемов | (2,0+0,47*2*18)* 5,31 = 100,4 |
| Вес цоколя и стены первого этажа за вычетом веса оконных проемов на длине, равной расстоянию между осями оконных проемов | Толщина стены первого этажа * (высота цоколя и первого этажа * расстояние между осями оконных проемов – высота оконного проема * длина оконного проема)* нормативная нагрузка кирпичной кладки | 0,47*(3,6*5,31-2,36*2,36)*18 = 108,2 |
| Вес стены со второго этажа и выше за вычетом веса оконных проемов | Толщина стены * (высота этажа * расстояние между осями оконных проемов – высота оконного проема * длина оконного проема)* количество этажей * нормативная нагрузка кирпичной кладки 2,36 | 0,47*(3*5,31-2,36*2,36)*2*18 = 175,3 |
| Итого постоянная нагрузка | 461,5 |
Таблица 5
Временные нагрузки
| Наименование нагрузки | Расчет нагрузки | Величина нагрузки |
| Снеговая | Нормативная нагрузка *Аг | 1,5*5,31 = 7,97 |
| На чердачное перекрытие | Нормативная нагрузка * Аг | 0,7*5,31 = 3,7 |
| На 2междуэтажных пере-крытий с учетом коэф. | Нормативная нагрузка * Аг*n* | 2,0*5,31*0,73*2= 15,5 |
| Итого временная нагрузка | 27,17 |
Все нагрузки суммируются, и определяется нагрузка на 1м наружной стены. Для этого общую нагрузку (временную и постоянную) делим на расстояние между осями оконных проемов вдоль здания:
Fv= 461,5 + 27,17 = 92
5,31
Следовательно, площадь подошвы фундамента составляет:
92
А= 300 – 18*3 = 0,37
Находим требуемую ширину подошвы фундамента. Для ленточного фундамента:
б= 
(А = б*1м) = 0,37
4. Расчет технико-экономических показателей проекта
Основными технико-экономическими показателями проектов жилых домов приняты:
показатели сметной стоимости строительства;
объемно-планировочные показатели;
показатели затрат труда;
показатели, характеризующие степень унификации сборных элементов;
годовые эксплуатационные затраты.
Таблица 6
Технико-экономические показатели
| Наименование | Единица измерения | Значения показателя |
| А. Показатели сметной стоимости строит-ва | ||
| Стоимость самого здания | руб. | 15098400 |
| а) на 1 квартиру | руб./кв. | 3774600 |
| б) на 1м | руб./ м | 45000 |
| в) на 1м | руб./ м | |
| г) на 1м | руб./ м | |
| Б. Объемно-планировочные показатели | ||
| Общий строительный объем здания | м | |
| а) на 1м | 7,47 | |
| б) на 1 квартиру | 179,9 | |
| Объем типового этажа на 1м | м | |
| Отношение жилой площади к полезной (К | м | 0,63 |
| Средняя жилая площадь на1 квартиру | м | 35,96 |
| Средняя полезная площадь на1 квартиру | м | 58,21 |
| Отношение строительного объема к жилой площади (К | м | 7,47 |
Заключение
В курсовой работе мы произвели расчет конструктивных элементов (наружных стен и фундамента) и основных технико-экономических показателей проекта жилого дома на примере города Калуга. Таким образом выявилось, что наиболее эффективно выбрать ограждающую конструкцию из керамзитобетона. Стоимость здания составляет 47266520 руб.
Список литературы
Шумилов М. С. Гражданские здания и их техническая эксплуатация: учебник для вузов.-М.: Высш. шк.,1985
СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. – М.:1986
СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика. – М.:1983
СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений. - М.:1985
СНиП I-3-79**. Строительная теплотехника. – М.:1986
Берлинов М.В. Основания и фундаменты: Учеб. Для вузов. - М.: Высш.Шк., 1998