Приклад розрахунку міцності промислових підлог по грунту. Підлоги технічні вимоги та правила проектування, влаштування, приймання, експлуатації і ремонту в розвиток. Зауваження та висновки

Раніше провели розрахунок тепловтрат підлоги по грунту для будинку 6м шириною з УГВ на 6м і +3 градусів в глибині.
Результати та постановка задачі тут -
Брали до уваги і тепловтрати вуличного повітрю і вглиб землі. Тепер же відділю мух від котлет, а саме проведу розрахунок чисто в грунт, виключаючи теплпередачу зовнішнього повітря.

Розрахунки проведу для варіанта 1 з минулого розрахунку (без утеплення). і наступних поєднань даних
1. УГВ 6м, +3 на УГВ
2. УГВ 6м, +6 на УГВ
3. УГВ 4м, +3 на УГВ
4. УГВ 10м, +3 на УГВ.
5. УГВ 20м, +3 на УГВ.
Тим самим закриємо питання пов'язані з впливом глибини УГВ і впливом температури на УГВ.
Розрахунок як і раніше стаціонарний, які не враховують сезонних коливань та й взагалі не враховує зовнішнє повітря
Умови ті ж. Грунт має Лямда = 1, стіни 310мм Лямда = 0,15, підлогу 250мм Лямда = 1,2.

Результати як і раніше по дві картинки (ізотерми і "ІК"), і числові - опір теплопередачі в грунт.

Числові результати:
1. R = 4,01
2. R = 4,01 (На перепад все нормується, інакше і не повинно було бути)
3. R ​​= 3,12
4. R = 5,68
5. R = 6,14

З приводу величин. Якщо співвіднести їх з глибиною УГВ виходить наступне
4м. R / L = 0,78
6м. R / L = 0,67
10м. R / L = 0,57
20м. R / L = 0,31
R / L було б дорівнює одиниці (а точніше зворотному коефіцієнту теплопровідності грунту) для нескінченно великого будинку, у нас же розміри будинку можна порівняти з глибиною на яку здійснюються тепловтрати і чим менше будинок в порівнянні з глибиною тим менше повинно бути дане відношення.

Отримана залежність R / L повинна залежати від ставлення ширини будинку до УГВ (B / L), плюс до того як уже сказано при B / L-> нескінченності R / L-> 1 / Лямда.
Разом є такі точки для нескінченно довгого будинку:
L / B | R * Лямда / L
0 | 1
0,67 | 0,78
1 | 0,67
1,67 | 0,57
3,33 | 0,31
Дана залежність непогано аппрокісіміруется експонентної (див. Графік в коментарі).
При тому експоненту можна записати простіше без особливої ​​втрати точності, а саме
R * Лямда / L = EXP (-L / (3B))
Дана формула в тих же точках дає наступні результати:
0 | 1
0,67 | 0,80
1 | 0,72
1,67 | 0,58
3,33 | 0,33
Тобто помилка в межах 10%, тобто вельми задовільна.

Звідси для нескінченного будинку будь-якої ширини і для будь-якого УГВ в розглянутому діапазоні маємо формулу для розрахунку опору теплопередачі в УГВ:
R = (L / Лямда) * EXP (-L / (3B))
тут L - глибина УГВ, Лямда - коефіцієнт теплопровідності ґрунту, B - ширина будинку.
Формула застосовна в діапазоні L / 3B від 1,5 приблизно до нескінченності (високий УГВ).

Якщо скористатися формулою для глибших УГВ, то формула дає значну помилку, наприклад для 50м глибини і 6м ширини будинку маємо: R = (50/1) * exp (-50/18) = 3,1, що очевидно надто мало.

Усім вдалого дня!

висновки:
1. Збільшення глибини УГВ не призводить до властивої тому зменшення тепловтрат в грунтові води, так як вступає все більша кількість грунту.
2. При цьому системи з УГВ типу 20м і більше можуть ніколи не вийти на стаціонар одержуваний в розрахунку в період "життя" будинку.
3. R ​​в грунт не настільки і великий, знаходиться на рівні 3-6, таким чином тепловтрати вглиб статі по грунту досить значні. Це узгоджується з отриманим раніше результатом про відсутність великого зниження тепловтрат при утепленні стрічки або вимощення.
4. З результатів виведена формула, користуйтеся на здоров'я (на свій страх і ризик природно, прошу заздалегідь знати, що за достовірність формули та інших результатів і застосовність їх на практиці я ніяк не відповідаю).
5. Слід з невеликого дослідження проведеного нижче в коментарі. Тепловтрати вулиці знижують тепловтрати грунту.Тобто поотдельности розглядати два процеси теплопередачі некоректно. І збільшуючи теплозахист від вулиці ми підвищуємо тепловтрати в грунті тим самим стає зрозумілим чому ефект від утеплення контуру будинку отриманий раніше не настільки значний.

Добридень!

Вирішив викласти тут результати розрахунків по утепленню підлоги по грунту. Розрахунки велися в програмі Therm 6.3.

Пол по грунту - бетонна плитатовщиною 250мм з коефіцієнтом теплопровідності 1,2
Стіни - 310 мм з коефіцієнтом теплопровідності 0,15 (газобетон або дерево)
Для простоти стіни до грунту. Тут може бути багато варіантів по утепленню і містках холоду вузла, для простоти їх опускаємо.
Грунт - з коефіцієнтом теплопровідності 1. Вологе глина або вологий пісок. Сухі - більш теплозахисні.

Утеплення. Тут 4 варіанти:
1. Утеплення немає. Просто плита по грунту.
2. Утеплена вимощення шириною 1 м, товщиною 10см. Утеплення ЕППС. Сам верхній шар мощення не враховувався, так як не має великої ролі.
3. Утеплена стрічка фундаменту на 1м глибиною. Утеплення також 10см, ЕППС. Бетон не промальований так як близький до грунту по теплопровідності.
4. Утеплена плита під будинком. 10см, ЕППС.

Коефіцієнт теплопровідності ЕППС приймався рівним 0,029.
Ширина плити взята 5,85м.

Вихідні дані по температурах:
- всередині +21;
- зовні -3;
- на глибині 6 м +3.

6м тут це оцінка УГВ. Взяв 6м тому що це найближче до варіанту з моїм будинком, хоча у мене і немає підлог по грунту, але результати також застосовні для мого теплого підпілля.

Результати в графічному вигляді ви бачите. Докладено в двох варіантах - з изотермами і "ІК".

У цифровому отримані дані для поверхні підлоги у вигляді U-factor, величини зворотного нашому опору теплопередачі ([R] = К * м2 / Вт).

У перерахунку результати наступні (в середньому по підлозі):

1. R = 2,86
2. R = 3,31
3. R ​​= 3,52
4. R = 5,59

Як на мене так дуже цікаві результати. Зокрема достатня висока величина по 1-му варіанту говорить про те що не так вже й необхідно утеплювати плиту по підлозі яким би то не було чином.Утеплювати грунт треба коли поруч грунтові води і тоді ми маємо варіант 4, з частково відсіченим грунтом від теплового контуру. При тому з близьким УГВ ми не отримаємо 5,59. так як прийняті в розрахунку 6м грунту не беруть участі в утепленні. Слід чекати R ~ 3 в даному випадкуабо близько до того.

Також має велике значення те, що край плити в розрахунковому варіанті досить теплий 17,5oC за першим неутеплені варіанту, Отже там не очікується промерзання, конденсат і цвіль, навіть при збільшенні градієнта температур вдвічі (-27 на вулиці). При тому, слід розуміти, що при подібних розрахунках пікові температури не роблять ніякої ролі, так як система досить теплоємна і грунт промерзає тижнями-місяцями.

Варіанти 1,2,3. А особливо варіант 2 - найбільш інерційний. В тепловий контур тут залучається грунт не тільки той що безпосередньо під будинком, але і під вимощенням.Час встановлення температурного режиму як на малюнку - це роки і фактично температурний режимбуде середнім за рік. Період порядку 3міс встигає залучати до теплообмін лише 2-3м грунту. Але це окрема історія, тому поки завершу, лише зазначу, що характерний час пропорційно товщині шару в квадраті. Тобто якщо 2м - 3 місяці, то 4м вже 9месяцев.

Також зазначу, що на практиці, ймовірно, при відносно невеликому УГВ (типу 4,5м і нижче) слід чекати гірших результатів теплоізоляційних властивостей грунту через випаровування води з нього. На жаль, інструменту який зміг би провести розрахунок в умовах випаровування в грунті мені не знайомий. Та й з вихідними даними тут велика проблема.

Оцінку з впливом випаровування в грунті провів наступним чином.
Нарив дані що вода в суглинках піднімається капілярна силами від УГВ на 4-5м

Ну в якості вихідних даних цією цифрою і скористаюся.
Нахабно покладу, що ці ж 5м зберігаються в моєму розрахунку за будь-яких обставин.
В 1м грунту до статі дифундує пар, і величина коефіцієнта паропроникності може бути нарита. Коефіцієнт паропроникності піску 0,17, глінобіткі 0,1. Ну для надійності візьму 0,2 мг / м / ч / Па.
На глибині метр в розрахункових варіантах крім варіанту 4 близько 15град.
Разом там тиск парів води становить 1700Па (100% отн).
У приміщенні візьмемо 21град 40% (відн.) => 1000Па
Разом у нас 700Па градієнт тиску пара на 1м глини з Mu = 0,2 і 0,25 м бетону з Mu = 0,09
Підсумкова паропроникність двухслойкі 1 / (1 / 0,2 + 0,25 / 0,09) = 0,13
У підсумку маємо потік пара з грунту 0,13 * 700 = 90 мг / м2 / ч = 2,5e-8 кг / м2 / с
Множимо на теплоту випаровування води 2,3МДж / кг і отримуємо додаткові тепловтратина випаровування => 0,06Вт / м2. Дрібниці це. Якщо говорити мовою R (сопротіваленія теплопередачі), то подібний облік вологи призводить до зниження R приблизно на 0,003, тобто несуттєво.

вкладення:

Коментарі

Незважаючи на те, що тепловтрати через підлогу більшості одноповерхових промислових, адміністративно-побутових і житлових будинківрідко перевищують 15% від загальних втрат тепла, а при збільшенні поверховості часом не досягають і 5%, важливість правильного рішення задачі ...

Визначення тепловтрат від повітря першого поверху або підвалу в грунт не втрачає своєї актуальності.

У цій статті розглядаються два варіанти вирішення поставленого в заголовку завдання. Висновки - в кінці статті.

Вважаючи втрати тепла, завжди слід розрізняти поняття «будинок» і «приміщення».

При виконанні розрахунку для всієї будівлі переслідується мета - знайти потужність джерела і всієї системи теплопостачання.

При розрахунку теплових втрат кожного окремого приміщення будівлі, вирішується завдання визначення потужності і кількості теплових приладів (батарей, конвекторів і т.д.), необхідних для установки в кожне конкретне приміщення з метою підтримки заданої температуривнутрішнього повітря.

Повітря в приміщенні нагрівається за рахунок отримання теплової енергії від Сонця, зовнішніх джерелтеплопостачання через систему опалення і від різноманітних внутрішніх джерел - від людей, тварин, оргтехніки, побутової техніки, Ламп освітлення, системи гарячого водопостачання.

Повітря всередині приміщень остигає за рахунок втрат теплової енергії через огороджувальні конструкції будівлі, які характеризуються термічними опорами, вимірюваними в м 2 · ° С / Вт:

R = Σ (δ i /λ i )

δ i- товщина шару матеріалу огороджувальної конструкції в метрах;

λ i- коефіцієнт теплопровідності матеріалу в Вт / (м · ° С).

Захищають будинок від зовнішнього середовища стелю (перекриття) верхнього поверху, Зовнішні стіни, вікна, двері, ворота і підлогу першого поверху (можливо - підвалу).

Зовнішнє середовище - це зовнішнє повітря і грунт.

Розрахунок втрат тепла будовою виконують при розрахунковій температурі зовнішнього повітря для самої холодної п'ятиденки в році в місцевості, де побудований (або буде побудований) об'єкт!

Але, зрозуміло, ніхто не забороняє вам зробити розрахунок і для будь-якого іншого часу року.

розрахунок вExcelтепловтрат через підлогу і стіни, що примикають до грунту за загальноприйнятою зональної методикою В.Д. Мачинського.

Температура грунту під будівлею залежить в першу чергу від теплопровідності і теплоємності самого грунту і від температури навколишнього повітря в даній місцевості протягом року. Так як температура зовнішнього повітря істотно розрізняється в різних кліматичних зонах, то і грунт має різну температуру в різні періоди року на різних глибинах в різних районах.

Для спрощення рішення складного завданнявизначення тепловтрат через підлогу і стіни підвалу в грунт ось уже понад 80 років успішно застосовується методика розбивки площі огороджувальних конструкцій на 4 зони.

Кожна з чотирьох зон має своє фіксоване опір теплопередачі в м 2 · ° С / Вт:

R 1 = 2,1 R 2 = 4,3 R 3 = 8,6 R 4 = 14,2

Зона 1 являє собою смугу на підлозі (при відсутності заглиблення грунту під будовою) шириною 2 метри, отмеренную від внутрішньої поверхні зовнішніх стін уздовж всього периметра або (в разі наявності підпілля або підвалу) смугу тією ж шириною, отмеренную вниз по внутрішніх поверхоньзовнішніх стін від кромки грунту.

Зони 2 і 3 мають також ширину 2 метри і розташовуються за зоною 1 ближче до центру будівлі.

Зона 4 займає все центральну площу.

На малюнку, представленому трохи нижче зона 1 розташована повністю на стінах підвалу, зона 2 - частково на стінах і частково на підлозі, зони 3 і 4 повністю знаходяться на підлозі підвалу.

Якщо будівля вузьке, то зон 4 і 3 (а іноді і 2) може просто не бути.

Площа статізони 1 в кутах враховується при розрахунку двічі!

Якщо вся зона 1 розташовується на вертикальних стінах, То площа вважається за фактом без всяких добавок.

Якщо частина зони 1 знаходиться на стінах, а частина на підлозі, то тільки кутові частини статі враховуються двічі.

Якщо вся зона 1 розташовується на підлозі, то порахуйте площу слід при розрахунку збільшити на 2 × 2х4 = 16 м 2 (для будинку прямокутного в плані, тобто з чотирма кутами).

Якщо заглиблення будови в грунт немає, то це означає, що H =0.

Нижче представлений скріншот програми розрахунку в Excel тепловтрат через підлогу і заглиблення стіни для прямокутних в плані будівель.

площі зон F 1 , F 2 , F 3 , F 4 обчислюються за правилами звичайної геометрії. Завдання громіздка, вимагає часто малювання ескізу. Програма істотно полегшує вирішення цього завдання.

Загальні втрати тепла в навколишній грунт визначаються за формулою в КВт:

Q Σ =((F 1 + F1У )/ R 1 + F 2 / R 2 + F 3 / R 3 + F 4 / R 4 ) * (T вр -t нр) / 1000

Користувачеві необхідно лише заповнити в таблиці Excel значеннями перші 5 рядків і вважати внизу результат.

Для визначення теплових втрат в грунт приміщеньплощі зон доведеться рахувати вручнуі потім підставляти в вищенаведену формулу.

На наступному скріншоті показаний як приклад розрахунок в Excel тепловтрат через підлогу і заглиблення стіни для правого нижнього (по малюнку) приміщення підвалу.

Сума втрат тепла в грунт кожним приміщенням дорівнює загальним тепловим втратам в грунт всієї будівлі!

На малюнку нижче показані спрощені схеми типових конструкційпідлоги і стін.

Пол і стіни вважаються неутепленими, якщо коефіцієнти теплопровідності матеріалів ( λ i), З яких вони складаються, більше 1,2 Вт / (м · ° С).

Якщо підлогу і / або стіни утеплені, тобто містять в складі шари з λ <1,2 Вт / (м · ° С), то опір розраховують для кожної зони окремо за формулою:

Rутеплi = Rнеутеплi + Σ (δ j /λ j )

тут δ j- товщина шару утеплювача в метрах.

Для підлог на лагах опір теплопередачі обчислюють також для кожної зони, але за іншою формулою:

Rна лагахi =1,18*(Rнеутеплi + Σ (δ j /λ j ) )

Розрахунок теплових втрат вMS Excelчерез підлогу і стіни, що примикають до грунту за методикою професора А.Г. Сотникова.

Дуже цікава методика для заглиблених в грунт будівель викладена в статті «Теплофізичний розрахунок тепловтрат підземної частини будівель». Стаття вийшла в світ в 2010 році в №8 журналу «АВОК» в рубриці «Дискусійний клуб».

Тим, хто хоче зрозуміти сенс написаного далі, слід перш обов'язково вивчити вищеназвану.

А.Г. Сотников, спираючись в основному на висновки і досвід інших вчених-попередників, є одним з небагатьох, хто майже за 100 років спробував зрушити з мертвої точки тему, яка хвилює багатьох теплотехніків. Дуже імпонує його підхід з точки зору фундаментальної теплотехніки. Але складність правильної оцінки температури грунту і його коефіцієнта теплопровідності при відсутності відповідних дослідницьких робіт кілька зрушує методику А.Г. Сотникова в теоретичну площину, віддаляючи від практичних розрахунків. Хоча при цьому, продовжуючи спиратися на зональний метод В.Д. Мачинського, все просто сліпо вірять результатам і, розуміючи загальний фізичний зміст їх виникнення, не можуть виразно бути впевненими в отриманих числових значеннях.

У чому сенс методики професора А.Г. Сотникова? Він пропонує вважати, що все тепловтрати через підлогу заглибленого будівлі «йдуть» в глиб планети, а все втрати тепла через стіни, що контактують з грунтом, передаються в результаті на поверхню і «розчиняються» в повітрі навколишнього середовища.

Це схоже частково на правду (без математичних обгрунтувань) при наявності достатнього заглиблення підлоги першого поверху, але при заглибленні менше 1,5 ... 2,0 метрів виникають сумніви в правильності постулатів ...

Незважаючи на всі критичні зауваження, зроблені в попередніх абзацах, саме розвиток алгоритму професора А.Г. Сотникова бачиться вельми перспективним.

Виконаємо розрахунок в Excel тепловтрат через підлогу і стіни в грунт для того ж будинку, що і в попередньому прикладі.

Записуємо в блок вихідних даних розміри підвальній частині будівлі і розрахункові температури повітря.

Далі необхідно заповнити характеристики грунту. Як приклад візьмемо піщаний грунт і впишемо в вихідні дані його коефіцієнт теплопровідності і температуру на глибині 2,5 метрів в січні. Температуру і коефіцієнт теплопровідності грунту для вашої місцевості можна знайти в Інтернеті.

Стіни та підлога виконаємо із залізобетону ( λ = 1,7Вт / (м · ° С)) товщиною 300мм ( δ =0,3 м) з термічним опором R = δ / λ = 0,176м 2 · ° С / Вт.

І, нарешті, дописуємо в вихідні дані значення коефіцієнтів тепловіддачі на внутрішніх поверхнях підлоги і стін і на зовнішній поверхні грунту, що стикається із зовнішнім повітрям.

Програма виконує розрахунок в Excel за нижченаведеними формулами.

Площа статі:

F пл =B * A

Площа стін:

F ст = 2 *h *(B + A )

Умовна товщина шару грунту за стінами:

δ ум = f(h / H )

Термоопір грунту під підлогою:

R 17 = (1 / (4 * λ гр) * (π / Fпл ) 0,5

Тепловтрати через підлогу:

Qпл = Fпл *(tв — tгр )/(R 17 + Rпл + 1 / α в)

Термоопір грунту за стінами:

R 27 = δ ум / Λ гр

Тепловтрати через стіни:

Qст = Fст *(tв — tн ) / (1 / α н +R 27 + Rст + 1 / α в)

Загальні втрати тепла в грунт:

Q Σ = Qпл + Qст

Зауваження та висновки.

Тепловтрати будівлі через підлогу і стіни в грунт, отримані за двома різними методиками суттєво різняться. За алгоритмом А.Г. Сотникова значення Q Σ =16,146 КВт, що майже в 5 разів більше, ніж значення за загальноприйнятим «зональному» алгоритму - Q Σ =3,353 КВт!

Справа в тому, що термічний опір грунту між заглибленими стінами і зовнішнім повітрям R 27 =0,122 м 2 · ° С / Вт явно мало і навряд чи відповідає дійсності. А це означає, що умовна товщина ґрунту δ умвизначається не зовсім коректно!

До того ж «голий» залізобетон стін, обраний мною в прикладі - це теж зовсім нереальний для нашого часу варіант.

Уважний читач статті А.Г. Сотникова знайде цілий ряд помилок, скоріше не авторських, а що виникли при наборі тексту. То у формулі (3) з'являється множник 2 у λ , То в подальшому зникає. У прикладі при розрахунку R 17 немає після одиниці знака ділення. У тому ж прикладі при розрахунку втрат тепла через стіни підземної частини будівлі площа чогось ділиться на 2 у формулі, але потім не ділиться під час запису значень ... Що це за неутеплені стіни і підлогу в прикладі з Rст = Rпл =2 м 2 · ° С / Вт? Їх товщина повинна бути в такому випадку мінімум 2,4 м! А якщо стіни і підлогу утеплені, то, на кшталт, некоректно порівнювати ці тепловтрати з варіантом розрахунку по зонам для неутеплену статі.

R 27 = δ ум / (2 * λ гр) = К (cos((h / H ) * (Π / 2))) / К (sin((h / H ) * (Π / 2)))

Щодо питання, щодо присутності множника 2 у λ грбуло вже сказано вище.

Я поділив повні еліптичні інтеграли один на одного. У підсумку вийшло, що на графіку в статті показана функція при λ гр = 1:

δ ум = (½) * К (cos((h / H ) * (Π / 2))) / К (sin((h / H ) * (Π / 2)))

Але математично правильно повинно бути:

δ ум = 2 * К (cos((h / H ) * (Π / 2))) / К (sin((h / H ) * (Π / 2)))

або, якщо множник 2 у λ грне потрібен:

δ ум = 1 * К (cos((h / H ) * (Π / 2))) / К (sin((h / H ) * (Π / 2)))

Це означає, що графік для визначення δ умвидає помилкові занижені в 2 або в 4 рази значення ...

Виходить поки всім нічого іншого не залишається, як продовжувати не те «рахувати», чи то «визначати» тепловтрати через підлогу і стіни в грунт по зонам? Іншого гідного методу за 80 років не придумали. Або придумали, але не допрацювали ?!

Пропоную читачам блогу протестувати обидва варіанти розрахунків в реальних проектах і результати уявити в коментарях для порівняння та аналізу.

Все, що сказано в останній частині цієї статті, є виключно думкою автора і не претендує на істину в останній інстанції. Буду радий вислухати в коментарях думку фахівців по цій темі. Хотілося б розібратися до кінця з алгоритмом А.Г. Сотникова, адже він реально має більш суворе Теплофізичне обгрунтування, ніж загальноприйнята методика.

прошу поважають працю автора викачувати файл з програмами розрахунків після підписки на анонси статей!

P. S. (25.02.2016)

Майже через рік після написання статті вдалося розібратися з питаннями, озвученими трохи вище.

По-перше, програма розрахунку тепловтрат в Excel за методикою А.Г. Сотникова вважає все правильно - точно за формулами А.І. Пеховіча!

По-друге, яка зробила сум'яття в мої міркування формула (3) зі статті А.Г. Сотникова не повинна виглядати так:

R 27 = δ ум / (2 * λ гр) = К (cos((h / H ) * (Π / 2))) / К (sin((h / H ) * (Π / 2)))

У статті А.Г. Сотникова - не вірно запис! Але далі графік побудований, і приклад розрахований по правильним формулами !!!

Так повинно бути згідно А.І. Пеховічу (стр 110, додаткове завдання до п.27):

R 27 = δ ум / Λ гр= 1 / (2 * λ гр) * К (cos((h / H ) * (Π / 2))) / К (sin((h / H ) * (Π / 2)))

δ ум = R27 * λ гр = (½) * К (cos((h / H ) * (Π / 2))) / К (sin((h / H ) * (Π / 2)))

приклад 1

Потрібно визначити товщину бетонного підстильного шару в проїзді складського приміщення. Покриття підлоги бетонне, товщиною h 1 = 2,5 см. Навантаження на підлогу - від автомобілів МАЗ-205; грунт підстави - суглинок. Грунтові води відсутні.

Для автомобіля МАЗ-205, що має дві осі з навантаженням на колесо 42 кН, розрахункове навантаження на колесо за формулою ( 6 ):

Рр = 1,2 · 42 = 50,4 кН

Площа сліду колеса в автомобіля МАЗ-205 дорівнює 700 см 2

Відповідно до формули ( 5 ) Обчислюємо:

r = D/ 2 = 30/2 = 15 cм

За формулою ( 3 ) rр = 15 + 2,5 = 17,5 см

2. Для суглинистого грунту основи при відсутності ґрунтових вод по табл. 2.2

До 0 = 65 Н / см 3:

Для підстилаючого шару приймемо бетон по міцності при стисненні В22,5. Тоді в зоні проїзду в складському приміщенні, де на підлогу не встановлюється стаціонарне технологічне обладнання (згідно п. 2.2 група I), при навантаженні від безрейкових транспортних засобів по табл. 2.1 Rδt = 1,25 МПа, Eб = 28500 МПа.

3. σ р. Навантаження від автомобіля, згідно п. 2.4 , Є навантаженням простого виду і передається по сліду круглої форми. Тому розрахунковий згинальний момент визначимо за формулою ( 11 ). Згідно п. 2.13 задамося орієнтовно h= 10 см. Тоді по п. 2.10 приймаємо l= 44,2 см. При ρ = rр / l= 17,5 / 44,2 = 0,395 по табл. 2.6 знайдемо K 3 = 103,12. За формулою ( 11 ): Мр = До 3 · Рр = 103,12 · 50,4 = 5197 Н · см / см. За формулою ( 7 ) Обчислюємо напруження в плиті:

Напруга в плиті товщиною h= 10 см перевищує розрахунковий опір Rδt = 1,25 МПа. Відповідно до п. 2.13 розрахунок повторимо, задавшись великим значенням h= 12 см, тоді l= 50,7 см; ρ = rр / l = 17,5/50,7 = 0,345; До 3 = 105,2; М р= 105,2 · 50,4 = 5302 Н · см / см

отримане σ р= 1,29 МПа відрізняється від розрахункового опору Rδt = 1,25 МПа (див. табл. 2.1 ) Менше ніж на 5%, тому приймаємо підстильний шар з бетону по міцності при стисненні класу В22,5 товщиною 12 см.

приклад 2

Потрібно визначити для механічних майстерень товщину бетонного підстильного шару, що використовується як статі без влаштування покриття ( h 1 = 0 см). Навантаження на підлогу - від верстата вагою P p= 180 кН, що стоїть безпосередньо на підстилаючої шарі, рівномірно розподіляється по сліду у вигляді прямокутника розміром 220'120 см. Особливих вимог до деформації підстави не пред'являються. Грунт підстави - дрібний пісок, знаходиться в зоні капілярного підняття ґрунтових вод.

1. Визначимо розрахункові параметри.

Розрахункова довжина сліду згідно п. 2.5 і за формулою ( 1 ) А р = а = 220 см. Розрахункова ширина сліду за формулою ( 2 ) B p = b = 120 см. Для грунту основи з дрібного піску, що знаходиться в зоні капілярного підняття ґрунтових вод, згідно табл. 2.2 K 0 = 45 Н / см 3. Для підстилаючого шару приймемо бетон по міцності при стисненні класу В22,5. Тоді в механічних майстерень, де на підлогу встановлюється стаціонарне технологічне обладнання без особливих вимог до деформації підстави (згідно п. 2.2 група II), при нерухомій навантаженні по табл. 2.1 Rδt = 1,5 МПа, Eб = 28500 МПа.

2. Визначимо напруження розтягу в бетоні плити при вигині σ р. Навантаження передається по сліду прямокутної форми і, відповідно до п. 2.5 , Є навантаженням простого виду.

Тому розрахунковий згинальний момент визначимо за формулою ( 9 ). Згідно п. 2.13 задамося орієнтовно h= 10 см. Тоді по п. 2.10 приймаємо l= 48,5 см.

З урахуванням α = а р / l= 220 / 48,5 = 4,53 і β = b р / l= 120 / 48,5 = 2,47 по табл. 2.4 знайдемо До 1 = 20,92.

За формулою ( 9 ): Мр = До 1 · Рр = 20,92 · 5180 = 3765,6 Н · см / см.

За формулою ( 7 ) Обчислюємо напруження в плиті:

Напруга в плиті товщиною h= 10 см значно менше Rδt = 1,5 МПа. Відповідно до п. 2.13 проведемо повторний розрахунок і, зберігаючи h= 10 см, знайдемо нижчу марку бетону плити підстилаючого шару, при якій σ р » Rδt. Приймемо бетон класу по міцності на стиск В15, для якого Rδt = 1,2 МПа, Eб = 23000 МПа.

тоді l= 46,2 см; α = а р / l= 220 / 46,2 = 4,76 і β = b р / l= 120 / 46,2 = 2,60; по табл. 2.4 До 1 = 18,63;. М р= 18,63 · 180 = 3353,4 Н · см / см.

Отримане напруга розтягування в плиті з бетону класу по міцності при стисненні В15 менше Rδt = 1,2 МПа. Приймемо підстильний шар з бетону класу по міцності при стисненні В15 товщиною h= 10 см.

приклад 3

Потрібно визначити товщину бетонного підстильного шару підлоги в машино-будівельної цеху при навантаженнях від верстатів автоматизованої лінії і автомобілів ЗІЛ-164. Схема розташування навантажень наведена на рис. 1 в ", 1 в "", 1 в "" ". Центр сліду колеса автомобіля знаходиться на відстані 50 см від краю сліду верстата. Вага верстата в робочому стані Р р= 150 кН розподіляється рівномірно по площі сліду прямокутної форми довжиною 260 см і шириною 140 см.

Покриттям підлоги є зміцнена поверхню підстилаючого шару. Грунт підстави - супісок. Підстава знаходиться в зоні капілярного підняття ґрунтових вод

Визначимо розрахункові параметри.

Для автомобіля ЗІЛ-164, що має дві осі з навантаженням на колесо 30,8 кН, розрахункове навантаження на колесо за формулою ( 6 ):

Р р= 1,2 · 30,8 = 36,96 кН

Площа сліду колеса в автомобіля ЗІЛ-164 дорівнює 720 см 2

Згідно п. 2.5

rр = r = D/ 2 = 30/2 = 15 cм

Для супіщаного грунту основи, що знаходиться в зоні капілярного підняття ґрунтових вод, по табл. 2.2 До 0 = 30 Н / см 3. Для підстилаючого шару приймемо бетон класу по міцності при стисненні В22,5. Тоді для машинобудівного цеху, де на підлогу встановлена ​​автоматизована лінія (згідно п. 2.2 група IV), при одночасній дії нерухомих і динамічних навантажень по табл. 2.1 Rδt = 0,675 МПа, Е б= 28500 МПа.

задамося орієнтовно h= 10 см, тоді по п. 2.10 приймаємо l= 53,6 см. У цьому випадку відстань від центру ваги сліду колеса автомобіля до краю сліду верстата рівне 50 см l = 321,6 см, тобто згідно п. 2.4 діючі на підлогу навантаження відносяться до навантажень складного виду.

Відповідно до п. 2.17 встановимо положення розрахункових центрів в центрах тяжкості сліду верстата (O 1) і колеса автомобіля (О 2). Зі схеми розташування навантажень (рис. 1 в ") слід, що для розрахункового центру O 1 неясно, яке слід встановити напрямок осі ОУ. Тому що вигинає момент визначимо як при направленні осі ОУ, паралельному довгій стороні сліду верстата (рис. 1 в "), так і перпендикулярному цій стороні (рис. 1 в ""). Для розрахункового центру О2 приймемо напрямок ОУ через центри тяжкості слідів верстата і колеса автомобіля (рис. 1 в "" ").

Розрахунок 1 Визначимо напруження розтягу в бетоні плити при вигині σ рдля розрахункового центру O 1 при направленні ОУ паралельно довгій стороні сліду верстата (рис. 1 в "). При цьому навантаження від верстата у сліді прямокутної форми відноситься до навантаження простого виду. Для сліду верстата по п. 2.5 при відсутності покриття підлоги ( h 1 = 0 см) а р = а = 260 см; b p = b = 140 см.

З урахуванням значень α = а р / l= 260 / 53,6 = 4,85 і β = b р / l= 140 / 53,6 = 2,61 по табл. 2.4 знайдемо K 1 = 18,37.

для верстата Р 0 = Р р= 150 кН відповідно до п. 2.14 визначаємо за формулою ( 9 ):

Мр = До 1 · Рр = 18,37 · 150 = 27555,5 Н · см / см.

Координати центра ваги сліду колеса автомобіля: x i= 120 см і у i= 0 см.

З урахуванням відносин x i /l= 120 / 53,6 = 2,24 і y i /l= 0 / 53,6 = 0 по табл. 2.7 знайдемо До 4 = -20,51.

Згинальний момент в розрахунковому центрі O 1 від колеса автомобіля за формулою ( 14 ):

M i= -20,51 · 36,96 = -758,05 Н · см / см.

13 ):

M p I = M 0 + Σ M i= 2755,5 - 758,05 = 1997,45 Н · см / см

7 ):

Розрахунок 2 Визначимо напруження розтягу в бетоні плити при вигині σ р IIдля розрахункового центру O 1 при направленні ОУ перпендикулярно довгій стороні сліду верстата (рис. 1 в ""). Розділимо площа сліду верстата на елементарні площадки згідно п. 2.18 . Сумісний з розрахунковим центром O 1 центр ваги елементарної площадки квадратної форми з довжиною сторони а р = b р = 140 см.

визначимо навантаження Р i, Що припадають на кожну елементарну площадку за формулою ( 15 ), Для чого спочатку визначимо площа сліду верстата F= 260 · 140 = 36400 см 2;

Для визначення згинального моменту М 0 від навантаження Р 0 обчислимо для елементарної площадки квадратної форми з центром тяжкості в розрахунковому центрі O 1 значення α = β = а р / l= B р / l= 140 / 53,6 = 2,61 і з їх урахуванням по табл. 2.4 знайдемо K 1 = 36,0; виходячи з вказівок п. 2.14 і формулою ( 9 ) Обчислюємо:

М 0 = До 1 · Р 0 = 36,0 · 80,8 = 2908,8 Н · см / см.

М i, Від навантажень, розташованих поза розрахункового центру O 1. Розрахункові дані наведені в табл. 2.10 .

Таблиця 2.10

Розрахункові дані при розрахунковому центрі O 1 і напрямку осі ОУ, перпендикулярному довгій стороні сліду верстата

M p II = M 0 + Σ M i= 2908,8 - 829,0 = 2079,8 Н · см / см

Напруга розтягування в плиті при вигині за формулою ( 7 ):

Розрахунок 3 Визначимо напруження розтягу в бетоні плити при вигині σ р IIIдля розрахункового центру O 2 (рис. 1 в "" "). Розділимо площа сліду верстата на елементарні площадки згідно п. 2.18 . визначимо навантаження Р i, Що припадають на кожну елементарну площадку, по формулі ( 15 ).

Визначимо згинальний момент від навантаження, що створюється тиском колеса автомобіля, для чого знайдемо ρ = rр / l= 15 / 53,6 = 0,28; по табл. 2.6 знайдемо До 3 = 112,1. За формулою ( 11 ):М 0 = До 3 · Рр = 112,1 · 36,96 = 4143,22 Н · см / см.

Визначимо сумарний згинальний момент Σ М iвід навантажень, розташованих поза розрахункового центру O 2. Розрахункові дані наведені в табл. 2.11 .

Таблиця 2.11

Розрахункові дані при розрахунковому центрі O 2

M p III = M 0 + Σ M i= 4143,22 + 249,7 = 4392,92 Н · см / см

Напруга розтягування в плиті при вигині за формулою ( 7 ):

більше Rδt = 0,675 МПа, внаслідок чого повторимо розрахунок, задавшись великим значенням h. Розрахунок проведемо тільки за схемою завантаження з розрахунковим центром O 2, для якої значення σ р IIIв першому розрахунку вийшло найбільшим.

Для повторного розрахунку орієнтовно задамося h= 19 см, тоді по п. 2.10 приймаємо l= 86,8 см; ρ = rр / l =15/86,8 = 0,1728; До 3 = 124,7; М 0 = До 3 · Р p= 124,7 · 36,96 = 4608,9 Н · см / см.

Визначимо сумарний згинальний момент від навантажень, розташованих поза розрахункового центру O 2. Розрахункові дані наведені в табл. 2.12 .

Таблиця 2.12

Розрахункові дані при повторному розрахунку

Напруга розтягування в плиті при вигині за формулою ( 7 ):

отримане значення σ р= 0,67 МПа відрізняється від Rδt = 0,675 МПа менш ніж на 5%. Приймаємо підстильний шар з бетону класу по міцності на стиск В22,5 товщиною h= 19 см.

Методика розрахунку тепловтрат приміщень і порядок його виконання (див. СП 50.13330.2012 Тепловий захист будівель, пункт 5).

Будинок втрачає тепло через огороджувальні конструкції (стіни, перекриття, вікна, дах, фундамент), вентиляцію й каналізацію. Основні втрати тепла йдуть через огороджувальні конструкції - 60-90% від всіх тепловтрат.

У будь-якому випадку облік тепловтрат необхідно проводити для всіх конструкцій захищає типу, які присутні в опалювальному приміщенні.

При цьому не обов'язково враховувати втрати тепла, які здійснюються через внутрішні конструкції, якщо різниця їх температури з температурою в сусідніх приміщеннях не перевищує 3 градусів за Цельсієм.

Тепловтрати через огороджувальні конструкції

Теплові втрати приміщень в основному залежать від:
1 Різниці температур в будинку і на вулиці (чому різниця більше, тим втрати вище),
2 теплозахисних властивостей стін, вікон, дверей, підлоги, статі (так званих огороджувальних конструкцій приміщення).

Огороджувальні конструкції в основному не є однорідними за структурою. А зазвичай складаються з декількох шарів. Приклад: стіна з ракушняка = штукатурка + ракушняк + зовнішня обробка. У цю конструкцію можуть входити і замкнуті повітряні прошарки (приклад: порожнини всередині цегли або блоків). Перераховані вище матеріали мають відмінні одна від одної теплотехнічні характеристики. Основною такою характеристикою для шару конструкції є його опір теплопередачі R.

Де q - це кількість тепла, яке втрачає квадратний метр огороджувальної поверхні (вимірюється зазвичай в Вт / м.кв.)

ΔT - різниця між температурою всередині розраховувати приміщення і зовнішньою температурою повітря (температура найбільш холодної п'ятиденки ° C для кліматічекского району в якому знаходиться розраховувати будівля).

В основному внутрішня температура в приміщеннях приймається. Житлові приміщення 22 оС. Нежитлові 18 оС. Зони водних процедур 33 оС.

Коли мова йде про багатошарової конструкції, то опору шарів конструкції складаються.

δ - товщина шару, м;

λ - розрахунковий коефіцієнт теплопровідності матеріалу шару конструкції, з урахуванням умов експлуатації огороджувальних конструкцій, Вт / (м2 оС).

Ну, ось з основними даними, необхідними для розрахунку розібралися.

Отже для розрахунку теплових втрат через огороджувальні конструкції нам потрібні:

1. Опір теплопередачі конструкцій (якщо конструкція багатошарова то Σ R шарів)

2. Різниця між температурою в розрахунковому приміщенні і на вулиці (температура найбільш холодної п'ятиденки ° C.). ΔT

3. Площі огорож F (Окремо стіни, вікна, двері, стеля, підлога)

4. Ще знадобиться орієнтація будівлі по відношенню до сторін світу.

Формула для розрахунку тепловтрат огорожею виглядає так:

Qогр = (ΔT / Rогр) * Fогр * n * (1 + Σb)

Qогр - тепло втрати через огороджувальні конструкції, Вт

Rогр - опір теплопередачі, м.кв. ° C / Вт; (Якщо кілька шарів то Σ Rогр шарів)

Fогр - площа огороджувальної конструкції, м;

n - коефіцієнт дотику огороджувальної конструкції із зовнішнім повітрям.

Тепловтрати кожної огороджувальної конструкції вважаються окремо. Величина тепловтрат через огороджувальні конструкції всього приміщення буде сума тепловтрат через кожну захисну конструкцію приміщення

Розрахунок тепловтрат через підлоги

Неутеплений підлогу на грунті

Зазвичай тепловтрати статі в порівнянні з аналогічними показниками інших огороджувальних конструкцій будівлі (зовнішні стіни, віконні та дверні прорізи) апріорі приймаються незначними і враховуються в розрахунках систем опалення в спрощеному вигляді. В основу таких розрахунків закладається спрощена система облікових і поправочних коефіцієнтів опору теплопередачі різних будівельних матеріалів.

Якщо врахувати, що теоретичне обгрунтування і методика розрахунку тепловтрат грунтового статі була розроблена досить давно (тобто з великим проектним запасом), можна сміливо говорити про практичної застосовності цих емпіричних підходів в сучасних умовах. Коефіцієнти теплопровідності і теплопередачі різних будівельних матеріалів, утеплювачів та підлогових покриттів добре відомі, а інших фізичних характеристик для розрахунку тепловтрат через підлогу не потрібно. За своїх теплотехнічних характеристиках підлоги прийнято розділяти на утеплені і не утеплені, конструктивно - підлоги на грунті і лагах.

Розрахунок тепловтрат через неутеплений підлогу на грунті ґрунтується на загальній формулі оцінки втрат теплоти через огороджувальні конструкції будівлі:

де Q- основні і додаткові тепловтрати, Вт;

А- сумарна площа огороджувальної конструкції, м2;

tв , tн- температура всередині приміщення і зовнішнього повітря, оС;

β - частка додаткових тепловтрат в сумарних;

n- поправочний коефіцієнт, значення якого визначається місцем розташування захисної конструкції;

Rо- опір теплопередачі, м2 ° С / Вт.

Зауважимо, що в разі однорідного однослойного перекриття підлоги опір теплопередачі Rо обернено пропорційна до коефіцієнта теплопередачі матеріалу неутеплену підлоги на грунті.

При розрахунку тепловтрат через неутеплений підлогу застосовується спрощений підхід, при якому величина (1 + β) n = 1. Тепловтрати через підлогу прийнято виробляти методом зонування площі теплопередачі. Це пов'язано з природною неоднорідністю температурних полів грунту під перекриттям.

Тепловтрати неутеплену статі визначаються окремо для кожної двометрової зони, нумерація яких починається від зовнішньої стіни будівлі. Всього таких смуг шириною 2 м прийнято враховувати чотири, вважаючи температуру ґрунту в кожній зоні постійної. Четверта зона включає в себе всю поверхню неутеплену статі в межах перших трьох смуг. Опір теплопередачі приймається: для 1-ої зони R1 = 2,1; для 2-ий R2 = 4,3; відповідно для третьої і четвертої R3 = 8,6, R4 = 14,2 м2 * оС / Вт.

Рис.1. Зонування поверхні підлоги на грунті і прилеглих заглиблених стін при розрахунку теполопотерь

У разі заглиблених приміщень з грунтовою основою статі: площа першої зони, що примикає до стіновий поверхні, враховується в розрахунках двічі. Це цілком зрозуміло, тому що тепловтрати статі підсумовуються з втратами тепла в прилеглих до нього вертикальних конструкціях будівлі.

Розрахунок тепловтрат через підлогу проводиться для кожної зони окремо, а отримані результати сумуються і використовуються для теплотехнічного обгрунтування проекту будівлі. Розрахунок для температурних зон зовнішніх стін заглиблених приміщень проводитися за формулами, аналогічним наведеним вище.

У розрахунках тепловтрат через утеплена підлога (а таким він вважається, якщо в його конструкції є шари матеріалу з теплопровідністю менше 1,2 Вт / (м ° С)) величина опору теплопередачі неутеплену підлоги на грунті збільшується в кожному випадку на опір теплопередачі шару, що утеплює:

Rу.с = δу.с / λу.с,

де δу.с- товщина шару, що утеплює, м; λу.с- теплопровідність матеріалу шару, що утеплює, Вт / (м ° С).