Материал: Проект строительства серийного жилого дома переменной этажности

Слои:

1 - Гидроизоляция, слой стеклоизола, толщиной δ = 0,005 м,

 = 0,2 ;

- несущий теплоизоляционный слой из каменной ваты высокой жесткости, толщиной δ₂ = 0,02 м, плотностью γ₀ = 140 кг/м³, λ = 0,045;

- теплоизоляционный слой из каменной ваты средней жесткости, толщиной δ₃ = 0,1 м, плотностью γ₀ = 110 кг/м³, λ₃ = 0,039;

- пароизоляция (Brane D), плотностью γ₀ = 600 кг/м³, толщиной δ₄ = 0,005 м;  = 0,17 ;

- цементно-песчаный выравнивающий слой, плотностью, толщиной δ₅ = 0,04 м, λ₅ = 0,93 ;

- монолитное перекрытие из железобетона, плотностью γ₀ = 2500 кг/м³, толщиной δ₆ = 0,02 м, λ₆ = 1,7 ;

Порядок расчёта

Требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций (за исключением светопрозрачных), отвечающих санитарно-гигиеническим и комфортным условиям, определяемым по формуле (1.11.2.1.1) СП 50.13330.2012:

, (1.11.2.1.1)

где n = 1,0 - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху по табл. 6 СП 50.13330.2012;

 = 20 - расчётная температура внутреннего воздуха, ,

 = - 35 - расчётная зимняя температура наружного воздуха, , равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92, принимая по табл. 1 СНиП 23-01-99* «Строительная климатология»;

 = 4,0 - нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по табл. 5 СП 50.13330.2012;

 = 8,7 - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции СНиП 23-01-99*.

.

Требуемое сопротивление теплопередаче наружных ограждающих конструкций, определяют из условий энергосбережения в зависимости от градусо-суток отопительного периода (ГСОП, сут).

Градусо-сутки отопительного периода (ГСОП) определяют по формуле (2) СП 50.13330.2012:

 , (1.11.2.1.2)

где  = 20;

 = - 6,5 - средняя температура, ;

 = 218 - продолжительность периода со средней суточной температурой наружного воздуха ниже или равной 8  (температура и продолжительность относительного периода), определяют по табл. 1 СНиП 23-01-99*.

ГСОП =  

Градусо-сутки относительного периода (ГСОП) определяют по табл. 4 в зависимости от их величины, принимают величину требуемого сопротивления теплопередаче наружных конструкций исходя из условий энергосбережения.

Методом интерполяции рассчитывают R:

R = .

Сравнивают два значения сопротивлений теплопередаче - требуемое из условий комфортности (R = 1,58 ºС/Вт) и требуемое из условий энергосбережения (R = 3,31 ºС/Вт ) для дальнейших расчетов принимают большее, т.е. из условий энергосбережения - R = 3,31 ºС/Вт.

Сопротивление теплопередаче , , ограждающей конструкции, определяют по формуле из СП 50.13330.2012:

, , (1.11.2.1.3)

где  = 8,7 - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, , принимаемый по таб. 7 по СНиП 23-02-2003;

 = 12 - коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающей конструкции, , принимаемый по табл. 7 СП 50.13330.2012;

Применяют к принятой конструкции чердачного покрытия данную формулу и приводят к виду:

Принимаю комбинированную теплоизоляцию со средней теплопроводностью  = 0,41

, м·ºС/Вт. (1.11.2.1.4)

Приравнивают требуемое сопротивление теплопередаче (R) ограждающей конструкции сопротивлению теплопередаче (). Из этого равенства определяют необходимую толщину утепляющего слоя чердачного покрытия:

, . (1.11.2.1.4)

Откуда,м. (1.11.2.1.5)

Подставив известные величины в формулу, определяют необходимую толщину утеплителя для чердачного покрытия жилого дома в г. Москве:

.

Принимаем толщину комбинированного теплоизоляционного слоя 120мм

Тогда фактическое сопротивление теплопередаче чердачного покрытия жилого дома будет равно:

,

Что больше R = 3,31 .

Общая толщина чердачного покрытия равна 390 мм .

1.12   Расчет изоляции воздушного шума междуэтажным перекрытием

Требуется рассчитать индекс изоляции воздушного шума междуэтажным перекрытием. Перекрытие состоит из железобетонной несущей плиты γ = 2500 кг/м3 толщиной 22 см, упругой прокладки из пенополиэтиленового материала Изолон толщиной 8 мм, цементно-песчаной стяжки γ = 1800 кг/м3 толщиной 40 мм и паркета на битумной мастике по твердой ДВП толщиной 4 мм, γ = 1100 кг/м3.

Определяем поверхностные плотности элементов перекрытия:

m₂ = 1800·0,04 (стяжка)+1100·0,004 (ДВП)+10,6(паркет) = 72+4,4+10,6

= 87 кг/м²

Индекс изоляции воздушного шума несущей плитой перекрытия R._w0 = 46 дБ.

По таблице 11 принимаем характеристики материала упругой прокладки: ЕД = 2·105 Па, = 0,05 и определяем толщину прокладки в обжатом состоянии: d = 0,008(1-0,05) = 0,0076 м. Находим частоту резонанса конструкции по форму- ле:

Индекс изоляции воздушного шума данным междуэтажным перекрытием, что находится в пределах нормы.

Таблица 1.13

Технико-экономические показатели

2. Строительно-конструктивная часть

.1 Общая характеристика объекта

Проектом предусматривается строительство односекционного одноподъездного 22-этажного жилого дома.

Жилые помещения располагаются с 3-го этажа по 22-й этажи и отделены от помещений первого этажа глухим противопожарным перекрытием. В подвальной части здания располагается автостоянка и технические помещения, обслуживающие автостоянку и жилую часть дома.

Высота первого этажа - 3.6м, высота второго этажа - 2.1м. Высота третьего и последующих типовых этажей - 3.0м.

Уровень ответственности по ФЗ №384 - нормальный.

Степень огнестойкости по ФЗ №123 - II.

Класс конструктивной пожарной опасности по ФЗ №123 - С0.

Класс пожарной опасности строительных конструкций - К0.

Пределы огнестокойкости несущих конструкций приняты не менее табл. 21 ФЗ №123:

Несущие колонны и стены (обеспечивается защитным слоем бетона не менее 30мм в свету) - R90;

Наружные ненесущие стены (по данным испытаний и сертификата соответствия) - E15;

Междуэтажные перекрытия и покрытие (обеспечивается защитным слоем бетона не менее 30мм в свету) - REI 45;

Марши и площадки лестниц (обеспечивается защитным слоем бетона не менее 30мм в свету) - R60;

Вертикальные несущие конструкции лестничных клеток (обеспечивается защитным слоем бетона не менее 30мм в свету) - R90;

Ограждающие конструкции лестничных клеток (обеспечивается защитным слоем бетона не менее 30мм в свету) - REI150;

Покрытие (обеспечивается защитным слоем бетона не менее 30мм в свету) - REI 45.

Межкомнатные перегородки из гипсовых пазогребных плит толщиной 80мм; перегородки межквартирные из блоков ячеистого бетона толщиной 200мм.

Фундамент - сплошная железобетонная плита толщиной 1.3м.

.2 Характеристика несущей системы здания и основных элементов

Конструктивная система здания представляет собой совокупность взаимосвязанных несущих конструктивных элементов, обеспечивающих его прочность, устойчивость, необходимый уровень эксплуатационных качеств.

Несущая конструктивная система монолитного железобетонного здания состоит из фундаментной плиты, опирающихся на нее вертикальных несущих элементов (колонны и стены) и объединяющих их в единую пространственную систему горизонтальных дисков (плиты перекрытия и покрытия). Пространственная жесткость здания обеспечивается совместной работой стен, колонн и дисков перекрытий по связевой схеме.

По типу вертикальных несущих элементов конструктивная система относится к каркасно-стеновой (комбинорованной), где вертикальными и несущими элементами являются колонны и стены.

Толщина перекрытия 220 мм. Вертикальные несущие конструкции представлены наружными стенами толщиной 150мм, внутренними несущими стенами толщиной 200мм, а также колоннами с размером поперечного сечения 300х300 мм.

Все несущие конструкции проектируемого здания - монолитные железобетонные. Перекрытия, стены и колонны выполнены из бетона класса В30:

расчетное сопротивление при сжатии бетона В30 R = 17 МПа;

расчетное сопротивление при растяжении бетона В30 R = 1,2 МПа;

начальный модуль упругости бетона В30 Е_в = 32500 МПа.

2.3 Методика расчета и расчетные схемы

В настоящем разделе дипломного проекта производится статический расчет пространственной конечно - элементной модели 22-ти этажного здания из монолитного железобетона в программном комплексе (ПК) Лира САПР 2013.

Расчет производится в упругой стадии работы материала. При расчете использовался метод конечных элементов (h-элементы) в форме метода перемещений. Переход от континуальной действительной модели конструкций к дискретной расчетной схеме осуществлен разбиением модели на сетку конечных элементов с шагом не более трех толщин элементов, кол-во степеней свободы у КЭ - шесть (три поворота и три перемещения). Колонны моделировались стержневыми элементами (элементы N10). Плиты и стены моделировались плоскими КЭ (элементы N42 (трехузловые КЭ оболочки) и N44 (четырехузловые КЭ оболочки)).

Для определения НДС безбалочных плит перекрытий с наименьшей погрешностью были использованы абсолютно жесткие тела (АЖТ), моделирующие тело колонн, причем каждая сторона колонны разбита не менее чем на два конечных элемента. В расчетной схеме также введены АЖТ в уровне перекрытия.

Для проведения статических и динамических расчетов здания была создана пространственная КЭ модель административно-бытового корпуса в Лира-Сапр 2013 (см. рис. 2.3.1),

Затем на основе полученных результатов выполняется конструирование перекрытия на отметке +8.700.

Продольная рабочая арматура всех монолитных железобетонных конструкций принята класса А500С (расчетное сопротивление при растяжении, сжатии R = 435 МПа), поперечная арматура - класса А240.

Согласно [3] на стадии расчета конечно - элементной модели, характеризуемой тем, что армирование железобетонных элементов еще неизвестно, в расчет следует вводить пониженные значения жесткостей элементов с целью учета нелинейной работы элементов.

Использовались следующие значения редуцированного модуля упругости:

для плит перекрытий: 0,2 • Е_в = 0,2 • 32500 = 6500МПа;

для стен: 0,6 • Е_в = 0,6 • 32500 = 19500МПа;

для колонн и пилонов 0,6 • Е_в = 0,6 • 32500 = 19500МПа.

Рис. 2.3.1 Расчетная схема в п/к Лира-Сапр

.4 Исходные данные

После создания геометрии расчетной схемы производится назначение жесткостных характеристик расчетной модели. Затем на расчетную модель прикладываются нагрузки. В ПК ЛИРА задаются расчетные нагрузки. В результате работы основного расчетного процессора вычисляются расчетные перемещения и расчетные усилия. Вспомогательные расчетные процессоры и конструирующие системы оперируют расчетными усилиями. Для вычисления опасных сочетаний усилий используется процессор РСУ. Исходными данными для него являются: