Дипломная (вкр): Реконструкция общественного здания в г. Череповец
.2.1 Расчет монолитного участка МУ-1
Расчёт монолитных железобетонных плит с применением СПН выполняется для стадии эксплуатации.
Предварительно принят стальной профилированный лист H 114-750-0.9.
По табличным данным для расчёта определены момент сопротивления и момент инерции, которые соответственно равны: Wх=57,4 см3, Iх=345,2 см.4
Длина монолитного участка равна 1,39 м.
Сбор нагрузки на профилированный лист на стадии эксплуатации приведён в таблице 3.6
Таблица 3.6 - Сбор нагрузки на профилированный лист на стадии эксплуатации
|
Нагрузка |
qн , кН/м2 |
γf |
q кН/м2 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
ПОСТОЯННАЯ |
|||
|
1.Линолиум Синтерос t=2мм; ρ=800 кг/м3 2(10-3) ∙ 800∙ 10=16 Н/м2 |
0,016 |
1,2 |
0,019 |
|
2. Цементно-песчаная стяжка t=20мм; ρ=1800 кг/м3 20(10-3)∙1800∙10=360 Н/м2 |
0,36 |
1,3 |
0,468 |
|
3. Монолитный бетон В20 t=100мм; ρ=2500 кг/м3 100(10-3)∙2500∙10=2500Н/м2 |
2,5 |
1,1 |
2,75 |
|
4. Стальной профилированный лист Н 114-750-0.9 ρ=7800 кг/м3,t=0.9 мм; 0,0009 ∙78=0,078кН/м2 |
0,07 |
1,05 |
0,074 |
|
5. Вес перегородок |
0,5 |
1,2 |
0,57 |
|
ИТОГО ПОСТОЯННАЯ |
3,446 |
|
3,881 |
|
ВРЕМЕННАЯ |
|||
|
6. От людей, мебели и оборудования |
2,0 |
1,2 |
2,4 |
|
ИТОГО ПОСТОЯННАЯ + ВРЕМЕННАЯ |
5,446 |
|
6,281 |
Определяем расчётную погонную нагрузку:
,
(3.43)
где 
- расчетная временная погонная нагрузка на профнастил,
кН/м2;
- расчетная постоянная погонная нагрузка на профнастил,
кН/м2;
В-шаг второстепенных балок
Определяем нормативную погонную нагрузку:
, (3.44)
где 
- нормативная временная погонная нагрузка на профнастил,
кН/м2;
- нормативная постоянная погонная нагрузка на профнастил,
кН/м2;
Максимальный момент, действующий на профнастил:
,
(3.45)
где q - распределенная нагрузка на профнастил;
l - длина настила.
Проверяем прочность изгибания настила по формуле:
, Мпа
(3.46)
где Mх - момент,действующий на настил,кН;- минимальный момент инерции профилированного листа,м3;- расчетное сопротивление стали (Сталь С245),МПа;
γn - коэффициент надежности по нагрузке.
240 Мпа
Условие выполняется.
Прогиб
профнастила от нормативной нагрузки определяется как для балки с моментом инерции 
:
, 
(3.47)
где Ix - момент сопротивления, см4
E - модуль упругости стали, МПа;
-
нормативная постоянная погонная нагрузка на профнастил, кН/м2
Условие
выполняется, принимаем профилированный настил Н 114-750-0.9.
3.2.2 Расчет металлической балки Б4
Для
монолитного перекрытия принимаем предварительно металлические балки из
горячекатаного швеллера с параллельными гранями полок № 22П по [24]. Длина
балки составляет 2,9м. Поперечное сечение швеллера приведено на рисунке 3.7.
Рисунок
3.7 - Поперечное сечение металлической балки под профнастил
Основные размеры:
h - 220 мм; b -
82 мм; S - 5,4 мм; t - 9,5 мм; F -
26.70 см2; масса 1 м - 21,0 кг; Ix- 2120,0 см4; Wx- 193,0 см3.
Таблица 3.7- Сбор нагрузки на балку Б8
|
Нагрузка |
qн , кН/м2 |
γf |
q кН/м2 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
ПОСТОЯННАЯ |
|||
|
1.Линолеум Синтерос t=2мм; ρ=800 кг/м3 2(10-3) ∙ 800∙ 10=16 Н/м2 |
0,016 |
1,2 |
0,019 |
|
2. Цементно-песчаная стяжка t=20мм; ρ=1800 кг/м3 20(10-3)∙1800∙10=360 Н/м2 |
0,36 |
1,3 |
0,468 |
|
3. Монолитный бетон В20 t=100мм; ρ=2500 кг/м3 100(10-3)∙2500∙10=2500Н/м2 |
2,5 |
1,1 |
2,75 |
|
4. Стальной профилированный лист Н 114-750-0.9 ρ=7800 кг/м3,t=0.9 мм; 0,0009 ∙78=0,078кН/м2 |
0,07 |
1,05 |
0,074 |
|
5. Металлические балки № 24П P=0,235 кН/м2 |
0,235 |
1,05 |
0,247 |
|
6. Вес перегородок |
0,5 |
1,2 |
0,57 |
|
ИТОГО ПОСТОЯННАЯ |
3,68 |
|
4,13 |
|
ВРЕМЕННАЯ |
|||
|
6. От людей, мебели и оборудования |
2,0 |
1,2 |
2,4 |
|
ИТОГО ПОСТОЯННАЯ + ВРЕМЕННАЯ |
5,68 |
|
6,53 |
Определяем нормативную и расчетную погонные нагрузки
по формулам 3.43 и 3.44:
м
м,
Расчет производим по I группе предельных состояний.
Изгибающий максимальный момент в середине балки находим по формуле 3.45:
Нормативная поперечная сила в балке:
, кН
, (3.48)
где qн -нормативная погонная нагрузка на балку, кН/м;
l - длина балки, м.
Расчетная
поперечная сила в балке:
(3.49)
где q- расчетная погонная нагрузка на балку, кН/м;
Рисунок
3.8 - Эпюры M и Q
Найдём требуемый момент сопротивления сечения по формуле:
(3.50)
где Мmax - максимальный изгибающий момент, кНм;
Ry - расчетное сопротивление стали, МПа;
С1 - безразмерный коэффициент, который учитывает развитие пластических деформаций;
-
коэффициент надежности по материалу.
Далее, производим расчет по II группе предельных состояний.
Находим
требуемый момент инерции сечения:
(3.51)
Прогиб находим по формуле 3.42, при [ f / l ] = 1/200.
Условие
выполняется, следовательно принимаем балку №22П
3.2.3 Расчет арматуры с учетом временной нагрузки
По
расчету, принят профнастил Н 114-750-0.9.
Рисунок
3.9- Размеры профлиста H 114-750-0.9
Рисунок
3. 10 - Положение границы сжатой зоны в тавровом сечении изгибаемого
железобетонного элемента в полке
Рисунок
3.11 - Положение границы сжатой зоны в тавровом сечении изгибаемого
железобетонного элемента в ребре
Рисунок
3.12 - Размеры таврового сечения
Параметры заданного сечения:
; 
;
;
;
.
Бетон класса В20, расчетное сопротивление осевому сжатию Rb=11,5 МПа.
Арматура класса А400, расчетное сопротивление Rs=355 МПа.
Для
определения площади сечения арматуры определяем предварительно нагрузку,
которая воспринимается тавровым сечением:
(3.52)
где и - расчетная и временная нагрузка (табл. 3.7)
Максимальный изгибающий момент (по формуле 3.45):
Расстояние от поверхности перекрытия до растянутой арматуры (h0) определяется разностью:
(3.53)
где а - расстояние от нижней поверхности перекрытия до растянутой арматуры, мм.
Несущую
способность и ее сравнение с изгибающим моментом определяем по формуле:
(3.54)
где Rb - расчетное сопротивление бетона осевому сжатию, МПа.
Граница
сжатой зоны проходит в полке, расчет производим как для прямоугольного сечения
шириной 
Определяем
процент армирования:
(3.55)
где
- коэффициент граничного значения высоты сжатой зоны
бетона.
Таким образом, по расчету сжатая арматура не требуется.
Искомая
площадь поперечного сечения растянутой арматуры:
(3.56)
Принимаем
стержень d=10 мм (Аs = 0,785
см2).
Таблица 3.8- Спецификация арматурных изделий на монолитное перекрытие на отметке +7.2 м.
. НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ РАЗДЕЛ
4.1 Разработка мероприятий по наружному утеплению стен
.1.1 Причины ухудшения теплозащитных свойств наружных стен зданий
Эксплуатация жилых домов с пониженными теплозащитными свойствами ограждающих конструкций ухудшает условия проживания людей, а также требует дополнительного расхода тепла.
Как показывает практика эксплуатации зданий и проведенные ЦНИИЭП жилища инструментально-визуальные обследования жилых домов, построенных в разных регионах страны, промерзание наружных стен наблюдается в зданиях:
кирпичных;
крупноблочных;
крупнопанельных;
монолитных.
Причины ухудшения теплозащитных свойств кирпичных стен:
превышение объемной массы кирпича по сравнению с расчетными значениями;
нарушение технологии кладки (особенно в зимний период);
низкая морозостойкость лицевого слоя;
наличие в кирпиче известковых включений;
применение некачественного раствора и керамических изделий (кирпича и облицовочных плиток), изготовленных с нарушением технологии;
эксплуатационных недостатков (например: намокание стен в результате поднятия капиллярной влаги из-за нарушения гидроизоляции или повреждения желобов и водосточных труб);
уменьшение теплозащитных свойств теплоизоляционного материала многослойных стен, в связи с раструктуризацией утеплителя;
несовершенство расчетов.
4.1.2 Пути повышения теплозащитных свойств наружных стен при реконструкции здания
Проблема промерзания стен решается путем укладки дополнительной теплоизоляции. Благодаря этому повышается сопротивление теплопередачи стены до величины, при которой не происходит выпадения конденсата водяных паров.
Для получения экономического эффекта в повышение теплозащиты стен сопротивление теплопередач необходимо увеличить в 2-3 раза.
В соответствии с [10], [11], [12] выполнен теплотехнический расчет, который показал недостаточность теплоизоляционных свойств существующей конструкции, в процессе реконструкции будет наружное утепление стен.
В выпускной квалифицированной работе в качестве наружного утепления стен используется устройство навесного вентилируемого фасада. Фасады этого типа представляют собой конструкцию, в которой между утеплителем и защитной облицовкой расположена вентилируемая воздушная прослойка.
В холодное время года водяные пары, диффундирующие из помещения наружу, попадают в утепляющий слой и вызывают повышение влажности утеплителя, что влечет за собой снижение его теплозащитных характеристик. Благодаря наличию вентилируемой воздушной прослойки влага не задерживается в толще утеплителя, а удаляется из нее восходящим потоком воздуха. Такая конструкция фасада позволяет стенам круглый год оставаться в сухом состоянии и сохранять высокие теплозащитные качества.
До реконструкции была выполнена кирпичная конструкция наружной стены из кирпича М100 толщиной 640 мм.
4.1.3 Сравнение утеплителей для наружной стены
Для сравнения берем два вида утеплителей: ROCKWOOL FACADE LAMELLATM и ISOVER ВЕНТИ. Произведём теплотехнический расчёт каждого утеплителя.
а) Теплотехнический расчет утеплителя ROCKWOOL FACADE LAMELLATM
Теплотехнический расчёт ограждающей конструкции выполнен по СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий», СНиП 23-01-99* «Строительная климатология», в программе ТеРеМОК 0.8.5 / 0118 © 2005-2015 Дмитрий Чигинский.
Определить требуемую толщину слоя в конструкции Наружной стены в Общественном, административном или бытовом здании, расположенном в городе Череповец (зона влажности - Нормальная).