Теплотехнический расчет совмещенного покрытия

Состав покрытия:

1. Монолитная железобетонная плита

σ=80 мм

λ=1,92 Вт/(м·ºС)

2. Пароизоляция – бикрост СПП с проклейкой горячим битумом-5

3. Утеплитель – плиты Rockwool Руф БАТТС Н – 110кг/м³

σ=х мм

λ=0,042 Вт/(м·ºС)

4. Разуклонка из керамзитового гравия 45-…

σ=45 мм

λ=0,17 Вт/(м·ºС)

5. Цементно-песчаная стяжка

σ=5 мм

λ=0,76Вт/(м·ºС

6. Двухслойный ковер Техноэласт ЭКП, ЭПП-10

σ=10 мм

λ=0,17 Вт/(м·ºС)

Максимальная температура

t_int = +20⁰C - офисы

D_d=(20+6)·230=5980 ºС·сут

R_req=5,19 м²·ºС/Вт

Паро- и гидроизоляция на теплотехнические свойства конструкции существенного влияния не оказывает, и при расчете сопротивления покрытия теплопередаче слои паро- и гидроизоляции не учитываются.

R₀=1/23+1/8,7+0,01/0,17+0,005/0,75+0,045/0,17+0,х/0,042+0,08/1,92=0,530+23,81х

5,305=0,530+23,81х

х=0,196

Принимаем толщину утеплителя 200 мм.

R₀=0,530+23,81·0,200=5,292 м²·ºС/Вт

Рассчитанная толщина утеплителя соответствует требованию R₀≥R_req (до 15%). R₀≥R_req =(5,292-5,19)/5,19х100%=1,9%. Рассчитанная толщина приемлема.

Определение температур на границах конструктивных слоев покрытия.

τ_х = t_int – ((t_int – t_ext)/R₀)·(R_int + ΣR_x), где

t_int – внутренняя температура среды;

t_ext – внешняя температура среды, температура самой холодной пятидневки;

τ_х - температура на границе конструктивного слоя Х;

R₀ – сопротивление теплопередаче покрытия;

ΣR_x – термическое сопротивление слоев, расположенных между поверхностью покрытия и плоскостью Х. Здесь слои паро- и гидроизоляции не учитываются.

τ _int = t_int – ((t_int – t_ext)/R₀)·1/α_int = 20-((20+35)/5,292)·1/8,7=18,8⁰С

τ₁ = t_int – ((t_int – t_ext)/R₀)·(1/α_int +σ₁/λ₁)= 20-((20+35)/5,292)·(1/8,7+0,08/1,92)=18,4⁰С

τ₃ = t_int – ((t_int – t_ext)/R₀)·(1/α_int +σ₁/λ₁ + σ₄/λ₄)=20-((20+35)/5,292)·(1/8,7+0,08/1,92+0,2/0,042) = -31,1⁰С

τ₄ = t_int – ((t_int – t_ext)/R₀)·(1/α_int +σ₁/λ₁ + σ₄/λ₄+ σ₅/λ₅)=20-((20+35)/5,292)·(1/8,7+0,08/1,92+0,2/0,042+0,045/0,17) = -33,8⁰С

τ_ext = t_int – ((t_int – t_ext)/R₀)·(1/α_int +σ₁/λ₁ + σ₄/λ₄+ σ₅/λ₅ + σ₆/λ₆)=20-((20+35)/5,292)·(1/8,7+0,08/1,92+0,2/0,042+0,045/0,17+0,005/0,76) = -34,0⁰С

Построим график изменения температур в толще покрытия:

Плоскость нулевых температур расположена в слое утеплителя, что положительно влияет на теплозащитные и прочностные свойства покрытия. Значит такое строение конструкции покрытия целесообразно и позволяет использовать его в заданных условиях и для заданных функций.

Проверка соответствия конструкции покрытия комфортно-гигиеническим требованиям внутренней среды помещения.

Аналогично расчету для стенового ограждения, определяем нормируемый температурный перепад ∆t, между температурами на внутренней поверхности покрытия и внутренней воздушной среды:

∆t_n = t_int – τ_int, где

t_int – температура внутренней среды, ⁰С

τ_int – температура на внутренней поверхности покрытия, ⁰С

∆t_n =20- 18,8 = 1,2⁰С, что соответствует предъявляемым СНиПом требованиям, где ∆t_n= 2,5⁰С (для перекрытий над проездами в общественных учреждениях)

υ=е/E ·100% =>е=υ·E/100%, где

υ – относительная влажность воздуха внутри помещения, %

е – фактическая упругость пара внутри помещения, Па

Е – предельная упругость пара, соответствующая расчетной температуре внутри помещения, Па

Здесь t_int = 20⁰С => Е=2338 Па

е= 60·2338/100 = 1403Па

температура t_d = 12,0⁰С – температура точки росы. При такой температуре на поверхности покрытия выпадает конденсат. Но температура внутренней среды помещения и на внутренней поверхности покрытия больше t_d, значит конденсат выпадать не будет.

Вывод: Температурный перепад между температурами внутренней поверхности покрытия и внутренней среды помещения соответствует нормам СНиПа, влага на внутренней поверхности покрытия не конденсируется, значит покрытие полностью соответствует комфортно-гигиеническим требованиям.

Итог. Рассчитанная толщина утеплителя применима для данной конструкции совмещенного «теплого» покрытия, при этом плоскость нулевой температуры расположена в утепляющем слое, что является положительной стороной такого конструктивного решения, т.к. благоприятно влияет на прочностные и теплоизоляционные свойства покрытия. Совмещенное покрытие полностью соответствует комфортно-гигиеническим требованиям, что определяет целесообразность его использования в данных климатических условиях и для данного объекта строительства.

2.3. Расчет звукоизоляции стены

1. Штукатурный слой 20мм

g₀=1800кг/м³ h=20мм=0,02м

2. Кладка из керамического кирпича на цем.-песч. растворе

g₀=1200кг/м³ h=380мм=0,38м

Определяем расчетную объемную массу конструкции:

Определяем поверхностную плотность конструкции:

f_b=90.8Гц

R_b=20lg m_э-12дб, где

m_э=Кm, К=1,1

m_э=1,1х528=580,8, тогда

R_b=20lg 580,8-12дб=43дб.

Согласно найденным значениям f_b и R_b наносим на график отрезок АВ. Из точки В проводим прямую ВС с наклоном 7,5дб на октаву.

Ломаная АВСD является графиком расчетной частотной характеристики изоляции оценивает расчетную частотную характеристику изоляции конструкции воздушного шума путем наложения графика нормативной частотной характеристики на график расчетной частотной характеристики.

1. ср. н.о. =55/18=3,1>2дб смещаем на графике нормативную кривую вниз на 3 единицы

2. ср. н.о. =17/18=0,9< 2 и н.о. max =7<8 определим поправку (D_b, дб)

D_b=-3дб

Определим расчетный индекс звукоизоляции

J_b^р, дб =50+(-3дб)=47дб; J_b^н=47дб

J_b^р ³ J_b^н; 47=47

исследуемая конструкция удовлетворяет требованиям изоляции ею воздушного шума и может быть применена в качестве перекрытия или стены.

2.4. Конструктивные решения

Конструктивная схема здания с самонесущими стенами сохранена в существующем виде до отметки + 3,105. Стены, покрытие, перекрытие колонны разбираются. Вследствие увеличения постоянных и временных нагрузок на перекрытие, а также на колонны, подлежат усилению ленточные фундаменты, и стены 1 –го этажа. Вновь запроектированное междуэтажные перекрытие представляет собой монолитную ж/б плиту толщиной 80 мм по стальному каркасу. Временная нормативная нагрузка на перекрытие не должна превышать 200 кг/м2 на отм. +7,200, +10,800,+14,400, 400 кг/м2 на отм. 0,000, +3,600.

Каркас здания имеет размеры в плане 18,0 м х 36,0 м (в осях) и представляет собой многоэтажную этажерку с подвалом.

Здание выполнено в одном температурном блоке без устройства деформационных швов.

В данном проекте разработаны металлические конструкции надстраиваемого каркаса административного здания со встроенным банком. Надстраиваются четыре этажа над первым этажом существующего здания.

Конструктивно надстраиваемое здание каркасное. Металлический каркас представляет собой несущие рамы в двух направлениях, образованные колоннами, ригелями и балками в уровне перекрытий и покрытия. Опирание металлических колонн на железобетонные колонны на отм. +3,105 – шарнирное.

Общая устойчивость здания в плоскости рам (в двух направлениях) обеспечена рамными жесткими узлами соединения ригелей с колоннами, устойчивость жесткого диска монолитного железобетонного перекрытия и покрытия.

Колонны под каркас здания до отм. 3,105 запроектированы монолитные.

Выполнено усиление фундаментов железобетонной «рубашкой» с увеличением размеров подошвы. Железобетонная «рубашка» представляет собой монолитную оболочку, которая охватывает существующий фундамент со всех сторон. Запроектировано усиление кирпичных стен первого этажа железобетонной обоймой.

Лестницы - сборные ж/б ступени по металлическим косоурам.

Наружные самонесущие стены в осях 1-7 и несущие в осях А-Г толщиной 640 мм из кирпича КП – О 100/35/ГОСТ530-95 на растворе М50. Кладку внутренних стен и перегородок вести из кирпича КП-О-100/15/ ГОСТ530-95 на растворе М50. Внутренние перегородки толщиной 100 мм выполняются по металлическому каркасу с обшивкой плитами ГКЛВ. На путях эвакуации применять перегородки из негорючих плит ГВЛ. Монтаж производить с соблюдением СП 55–101–2000.

Оконные блоки выполнять из двухкамерного стеклопакета, в алюминиевом переплете из обыкновенного стекла с меж камерным расстоянием 6 мм.

Наружные стены утепляются Rockwool ФАСАД БАТТС t = 100 мм с коэффициентом 0,042 с отделкой структурной штукатуркой «СОРАТЕСТ». Участки стен, облицованные декоративными панелями «Алюкобонд» по принципу вентилируемого фасада, утеплитель Rockwool ВЕНТИ БАТТС t = 100 мм.

Огнезащита колонн – кирпичная кладка - 65 мм. Огнезащита балок покрытия и перекрытия – цементно-песчаная штукатурка толщиной - 40 мм по сетке. Огнезащита балок и косоуров лестничных маршей – цементно-песчаная штукатурка толщиной - 30 мм по сетке.

Для отделки фасадов используется изделия из искусственного камня. Рустованная часть фасада и декоративные элементы фасадов выполняются из плит Rockwool ФАСАД БАТТС с отделкой структурной штукатуркой «СОРАТЕСТ».

2.5. Основные решения по отоплению и вентиляции

Запроектированы две двухтрубных системы отопления с нижней разводкой. Отопительные приборы – конвекторы настенные с кожухом типа «Изотерм» с регулирующим клапаном подвала.

Вентиляция запроектирована приточно-вытяжная с механическим и естественным побуждением.

Для создания более комфортных условий дополнительно устанавливаются сплит-системы. Установка сплит-систем см. отдельный проект специализированной организации.

Во всех приточных системах предусмотрена очистка приточного воздуха от пыли. У входа в здание запроектирована электрическая тепловая завеса У1.

Воздухообмен в помещениях приняты по кратности или по расчету в соответствии с рекомендациями конкретных глав СНиП.

2.6. Водопотребление и водоотведение

В проекте приняты следующие системы водопровода и канализации:

- Хозяйственно-питьевой, противопожарный водопровод

- Водопровод горячего водоснабжения

- Бытовая канализация

- Дождевая канализация

- Канализация условно чистых стоков

Согласно техническим условиям, источником водоснабжения является сеть городского водопровода диаметром 200 мм, проходящего по ул. Луначарского.

Канализование проектируемого здания, согласно ТУ принято в существующую канализацию диаметром 200мм, проходящей по ул. Луначарского.

2.7. Мероприятия по обеспечению жизнедеятельности

маломобильных групп населения

Для обеспечения жизнедеятельности маломобильных групп населения предусмотрено:

- устройство пандуса при входе в здание с уклоном не более 1:2 с высотой подъема не более 0,8м и шириной не менее 1,2м;

- пандусы оборудуются поручнями круглого сечения

- габариты зон для маневрирования инвалидных колясок приняты не менее 1,2х1,7м;

- наружные лестницы приняты шириной проступи – 0,4м, высота подъема проступи – 0,12м;

- предусмотрен лифт с размером кабины 1100мм х 2100мм;

- установка пониженного бортового камня в мечтах пересечения пешеходных путей с проезжей частью улиц;

- устройство тактильных полос из тротуарной плиты П.8;

- устройство мест для транспортных средств маломобильных групп населения, обозначенных разметкой и знаком.

2.6. Пожарная безопасность здания

Административное здание в соответствии со СНиП21.01 –97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений» относиться ко II степени огнестойкости, по функциональной принадлежности к классу Ф4.

Объемно-планировочные решения в здании выполнены с учетом защищенности от воздействия огня в случае пожара, а так же безопасных достаточных путей эвакуации для служащих и посетителей.

В соответствии с проектом предусмотрены противопожарные мероприятия:

- вокруг реконструируемого здания существуют противопожарные разрывы шириной 6,0 м, между существующими зданиями;

- обеспечен подъезд с четырех сторон пожарных машин;

- планировка здания обеспечивает безопасную эвакуацию людей из помещений через эвакуационные выходы;

- для обеспечения II степени огнестойкости здания несущие стальные конструкции колонн и балок перекрытия покрываются огнезащитным составом;

- для эвакуации людей с каждого этажа предусмотрено не менее двух лестниц.

- все двери на путях эвакуации открываются по направлению выхода из здания;

- двери в технических помещениях, выход на кровлю запроектированы- противопожарными (0,6 часа)

- двери лестничных клеток имеют приспособление для самозакрывания и уплотнение на притворах;

- все проходы по ширине и высоте обеспечивают безопасную эвакуацию людей из здания;

- все помещения здания оборудованы извещателями пожарной сигнализации с выходом на общий пульт поста охраны и ручными средствами тушения пожара.

Наружное пожаротушение – наружный пожарный водопровод объединен с хозпитьевым водопроводом. Внутреннее пожаротушение – внутренний водопровод, пожарные гидранты, система автоматического пожаротушения, пожарно-охранная сигнализация и два ручных огнетушителя ОУ-5 по ТУ 22-150-128-89Е, расположенных в пожарных шкафах.

Класс конструктивной пожарной опасности здания - С1. Назначаем класс пожарной опасности строительных конструкций.

3. Расчетно-конструктивная часть.

3.1. Сбор нагрузок на каркас

1. Постоянные нагрузки

1.1. Вес колонны по осям Е-4 (1000х400 мм)