Полная версияПолная версия:
Пособие по строительству дома
Поскольку Fп занимает промежуточное значение в таблице, то для определения минимального сопротивления теплопередаче утепляющего слоя Rg, воспользуемся методом линейной интерполяции:
Rg = 4,5 – [(40000 – 33312) · (4,5 – 3,5)]/(40000 – 30000) = 3,83 м2 · оК/Вт
Примечание:
Если значение среднегодовой температуры наружного воздуха так же занимает промежуточное положение, то необходимо воспользоваться методом двойной интерполяции. Сначала методом линейной интерполяции определить значения Rg для данной
5) Определяем толщину слоя утеплителя tут, м:
tут = λ · Rg (3.7)
где tут – толщина слоя утеплителя, м;
λ – теплопроводность материала утепляющего слоя, Вт/(м ∙ оК).
В качестве утеплителя применяются плиты экструдированного пенополистирола, для которых λ = 0,031 Вт/(м ∙ оК) (в условиях эксплуатации конструкций Б).
В общем случае теплопроводность утеплителя определяется по данным приложения «Т», СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий».
Тогда толщина слоя утеплителя для нашего случая будет равна:
tут = 0,031 · 3,83 = 0,12 м
Принимаем толщину утеплителя 0,15 м.
Проверка утеплителя по прочности на сжатие, при восприятии нагрузок от конструкций фундамента в данном пособии не рассматривается.
Сравнение вариантов устройства фундаментов приведено в таблице 3.5.
Окончательно был принят вариант устройства фундамента мелкого заложения с выполнением грунтовой подготовки (Вариант «Б»).
Таблица 3.5 – Сравнение вариантов устройства фундаментов
3.2 Стены
Материал стен дома – сосновый брус сечением 150×150 мм. Между брусьями, а так же в угловых стыках брусьев проложен утеплитель – джутовое полотно, которое крепится к брусьям с помощью строительного степлера. Друг с другом соседние венцы скрепляются с помощью нагелей-коксов диаметром 25…30 мм. Нагели проходят через 2 венца. Нагели лучше изготавливать из берёзовой древесины, но допустимо использовать и сосну. Пример расположения нагелей в глухом участке стены представлен на рисунке 3.1.
Рисунок 3.1 – Расположение нагелей в глухом участке стены
Брус венца №24 выдаётся на 325 мм за плоскости стен по осям 1 и 3 для опирания в этих местах на него крайних стропильных ног. Стены воспринимают нагрузку от вышележащих конструкций и передают её на фундамент через окладной венец.
Окладной венец состоит из двух венцов, выполненных из соснового бруса сечением 200×200 мм. К фундаменту окладной венец крепится с помощью арматурных стержней гладкого профиля, замоноличенных в стойки фундамента.
Объём веранды сформирован четырьмя стойками, подпирающими прогон веранды. К окладному венцу стойки крепятся с помощью арматурных стержней гладкого профиля. Прогон веранды передаёт нагрузку от конструкций крыши на стойки посредством компенсаторов усадки сруба (винтовых домкратов). Кроме того, прогон веранды уложен на выпуски бруса венца №17, которые выдаются на 1085 мм за плоскость стены по оси Б. Стойки и прогон веранды выполнены из соснового бруса сечением 150×150 мм. Сам прогон выдаётся на 325 мм за плоскости стен по осям 1 и 3 для опирания крайних стропильных ног.
Соединения бруса спроектированы в соответствии с требованиями ГОСТ 30974-2002 «Соединения угловые деревянных брусчатых и бревенчатых малоэтажных зданий. Классификация, конструкция, размеры».
Определение количества пиломатериалов для возведения стен представлено в таблице 3.6.
Данные для определения представлены на рисунке 3.2.
Рассмотрим теплотехнический расчёт стен для определения толщины слоя утеплителя. Утепление стен производится со стороны улицы. В качестве утеплителя используются минераловатные полужёсткие плиты. Использование утеплителей типа пенопласта или экструдированного пенополистирола не допускается из-за практически нулевой паропроницаемости материала, а так же из-за выделения вредных веществ при горении.
Исходные данные:
– температура внутреннего воздуха: tв = +20оС;
– влажность внутреннего воздуха: φв = 65%;
– влажностный режим помещения: влажный (по таблице 1, СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»);
– зона влажности: влажная (по карте приложения «В», СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»);
– условия эксплуатации ограждающих конструкций: Б (по таблице 2, СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»);
– температура воздуха наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92: – 33оС (по таблице 3.1, СП 131.13330.20112 «Строительная климатология»);
– продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха ≤ 8оС: zот = 250 сут. (по таблице 3.1, СП 131.13330.20112 «Строительная климатология»);
– средняя температура воздуха периода со средней суточной температурой воздуха ≤ 8оС: tот = -4,5оС (по таблице 3.1, СП 131.13330.20112 «Строительная климатология»).
Конструкция стены изнутри-наружу приведена на рисунке 3.3 и в таблице 3.8. Нумерация элементов стены на рисунке и в таблице совпадает.
1) Определяем нормируемое значение приведенного сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции (т.е. стены), R0норм, (м2 ∙ оС)/Вт, определяем по формуле 3.8:
R0норм = R0тр ∙ mр, (3.8)
где R0тр – базовое значение требуемого сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, (м2 ∙ оС)/Вт, принимается в зависимости от градусо-суток отопительного периода региона строительства, (ГСОП), оС ∙ сут/год;
mр – коэффициент, учитывающий особенности региона строительства. В расчете по формуле (3.8) принимается равным 1.
2) Определяем градусо-сутки отопительного периода, оС ∙ сут/год, по формуле 3.9:
ГСОП = (tв – tот) ∙ zот, (3.9)
где tот, zот – средняя температура наружного воздуха, оС, и продолжительность, сут/год, отопительного периода, принимаемые по таблице 3.1, СП 131.13330.2012 «Строительная климатология» для периода со среднесуточной температурой наружного воздуха не более 8 оС;
tв – расчетная температура внутреннего воздуха, оС, принимаемая по ГОСТ 30494-2011 «Здания жилые и общественные» (в интервале +20…+22 оС).
ГСОП = (20 – (-4,5)) ∙ 250 = 6125 оС ∙ сут/год
3) Определяем значение требуемого сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, (м2 ∙ оС)/Вт, по формуле 3.10:
R0тр = а ∙ ГСОП + b, (3.10)
где ГСОП – градусо-сутки отопительного периода, оС ∙ сут/год;
а, b – коэффициенты, значения которых принимаются по данным таблицы 3, СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий».
R0тр = 0,00035 ∙ 6125 + 1,4 = 3,54 (м2 ∙ оС)/Вт
Нормируемое значение приведенного сопротивления теплопередаче стены определяем по формуле 3.8:
R0норм = 3,54 ∙ 1 = 3,54 (м2 ∙ оС)/Вт
4) Определяем условное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, (м2 ∙ оС)/Вт, по формуле 3.11:
R0усл = 1/αв + ∑i=1…n (Ri + 1/αн), (3.11)
где αв – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2 ∙ оС), принимаемый согласно таблице 4, СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»;
αн – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2 ∙ оС), принимаемый согласно таблице 6 СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»;
Ri – термическое сопротивление однородного слоя ограждающей конструкции, (м2 ∙ оС)/Вт.
Примечание:
При определении условного сопротивления теплопередаче стены слои, идущие за вентилируемой воздушной прослойкой (при рассмотрении конструкции стены изнутри-наружу), а так же сама вентилируемая воздушная прослойка в расчёт не принимались.
5) Значение термического сопротивления однородного слоя ограждающей конструкции, (м2 ∙ оС)/Вт, определяем по формуле 3.12:
Ri = δi/λi, (3.12)
где δi – толщина слоя, мм;
λi – теплопроводность материала слоя, Вт/(м ∙ оС), принимаемая по приложению «Т» СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий».
R0усл = 1/8,7 + 0,15/0,18 + х/0,039 + 0,0002/0,7 + 1/23 = 0,99 + х/0,045 (м2 ∙ оС)/Вт
0,99 + х/0,039 = 3,54 (м2 ∙ оС)/Вт
х = 0,099 м
Принимаем толщину утеплителя δут = 0,10 м = 10 см.
Тогда:
R0усл = 0,99 + 0,10/0,039 = 3,55 (м2 ∙ оС)/Вт
6) Производим проверку подобранной толщины утеплителя по условию 3.13:
R0усл > R0тр (3.13)
3,55 > 3,54
Условие выполняется. Оставляем толщину утеплителя δут = 10 см.
3.3 Перекрытия
Перекрытия в спроектированном доме деревянные. Перекрытие пола 1-го этажа располагается в венце Б на отметке 0,000 м; перекрытие пола мансардного этажа располагается в венце №19 на отметке +2,850 м.
Несущим элементом перекрытий являются деревянные балки, выполненные из досок сечением 200×50 мм (в перекрытии пола 1-го этажа) и 150×50 мм (в перекрытии пола мансардного этажа). Перекрытие пола мансардного этажа дополнительно усилено двумя брусьями сечением 150×150 мм. Брус по оси 2 предусмотрен для восприятия нагрузки от опорной стойки конькового прогона; брус в осях 1-2 предусмотрен для формирования люка с устроенной в нём раздвижной лестницей, посредством которой сообщаются 1-ый и мансардный этажи; а так же для устройства перекрытия пола мансардного этажа в перпендикулярном к основным несущим балкам направлении.
Брусья и балки заделаны в стену на половину толщины стены.
Расчёт несущих элементов перекрытия на восприятие сечением балки нагрузки от людей и мебели, а так же на смятие древесины балки в приопорной зоне производился вручную в соответствии с требованиями СП 64.13330.2017 «Деревянные конструкции», и в данном пособии не рассматривается. Временная распределённая нагрузка на перекрытие (от людей и мебели) принималась в соответствии с СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия». Её нормативное значение составляет 1,5 кПа = 152 кг/м2. Коэффициент надёжности по нагрузке равен 1,3 (т.е. запас прочности составляет 30%).
В перекрытии пола 1-го этажа устраивается утепление плитами минераловатными из каменного волокна «ТЕХНОНИКОЛЬ Роклайт» с вентилируемой воздушной прослойкой «снизу». В перекрытии пола мансардного этажа устраивается звукоизоляция плитами минераловатными из каменного волокна «ТЕХНОНИКОЛЬ Акустик» с вентилируемой воздушной прослойкой «сверху». Толщина утеплителя в перекрытии пола 1-го этажа назначается конструктивно и равняется 200 мм.
Рассмотрим проверку толщины утепляющего слоя в перекрытии пола 1-го этажа по методике, представленной в п. 3.2 настоящего пособия. Конструкция перекрытия изнутри-наружу приведена на рисунке 3.4 и в таблице 3.9. Нумерация элементов на рисунке и в таблице совпадает.
Рисунок 3.4 – Конструкция перекрытия
Таблица 3.9 – Конструкция перекрытия пола 1-го этажа (изнутри-наружу)
1) Определяем градусо-сутки отопительного периода, оС ∙ сут/год, по формуле 3.9:
ГСОП = (20 – (-4,5)) ∙ 250 = 6125 оС ∙ сут/год
2) Определяем значение требуемого сопротивления теплопередаче перекрытия, (м2 ∙ оС)/Вт, по формуле 3.10:
R0тр = 0,00045 ∙ 6125 + 1,9 = 4,66 (м2 ∙ оС)/Вт
3) Нормируемое значение приведенного сопротивления теплопередаче перекрытия определяем по формуле 3.8:
R0норм = 4,66 ∙ 1 = 4,66 (м2 ∙ оС)/Вт
4) Определяем условное сопротивление теплопередаче перекрытия, (м2 ∙ оС)/Вт, по формуле 3.11.
Примечание:
При определении условного сопротивления теплопередаче перекрытия слои, лежащие ниже вентилируемой воздушной прослойки (при рассмотрении конструкции изнутри-наружу), а так же сама вентилируемая воздушная прослойка в расчёт не принимались.
R0усл = 1/8,7 + 0,012/0,26 + 0,004/0,042 + 0,018/0,20 + 0,0002/0,7 + 0,050/0,041 + 0,150/0,041 + 0,0002/0,7 + 1/23 = 5,27 (м2 ∙ оС)/Вт
Принимаем толщину утеплителя δут1 = 0,05 м = 5 см; δут2 = 0,15 м = 15 см.
5) Производим проверку выполнения условия 3.13:
5,27 > 4,66
Условие выполняется. Оставляем толщину утеплителя δут1 = 0,05 м = 5 см; δут2 = 0,15 м = 15 см.
Расчёт потребного количества пиломатериалов на перекрытие приведён в таблице 3.12.
3.4 Крыша
В данном пособии рассматривается вариант устройства утеплённой двускатной крыши с разными длинами скатов. Длина большого ската составляет 5,00 м, длина малого ската составляет 3,50 м. Угол наклона скатов к горизонту одинаков и составляет 45о.
В качестве кровельного покрытия используется металлочерепица типа «Классик» с шагом ступенек 350 мм по длине листа черепицы.
3.4.1 Стропильная система
В качестве несущих конструкций стропильной системы выбраны сосновые доски сечением 150×50 мм (стропильные ноги). Угол наклона стропильных ног к горизонту составляет 45о.
Карнизный свес крыши составляет 45 см и формируется за счёт стропильных ног. Выпуск крыши за плоскость фронтона составляет 32,5 см и формируется за счёт выпусков конькового прогона, брусьев венца №24, а так же прогона веранды за плоскость стены на расстояние 32,5 см.
Стропильные ноги малого ската имеют 2 точки опоры: на стену и на коньковый прогон. Стропильные ноги большого ската имеют 3 точки опоры: на прогон веранды, на стену и на коньковый прогон. Для опирания стропильных ног на стену и прогон веранды в них выпиливается специальный вырез.
Друг с другом стропильные ноги стыкуются на коньковом прогоне и фиксируются с помощью накладок, выполненных из сосновой доски сечением 100×50 мм. Накладки устанавливаются согласно плану стропил, представленному в части АР, Лист 9, и скрепляют конструкцию на болтах. К стенам стропильные ноги крепятся с помощью уголков.
Коньковый прогон выполняется из доски сечением 200×50 мм и является составным по длине. Каждый элемент конькового прогона имеет 2 точки опирания: на крайнюю и на среднюю опорные стойки конькового прогона. Стыковка элементов конькового прогона осуществляется в специальном пропиле средней опорной стойки конькового прогона. К стойке элементы конькового прогона крепятся с помощью шурупов размером 6×120 мм с головкой «под ключ» (по 2 шурупа на элемент конькового прогона). Для увеличения площади контакта с поверхностью стропильных ног в опорной зоне, верхняя грань конькового прогона скошена под углами 45о со стороны каждого ската. Таким образом коньковый прогон имеет сечение «домик».
Крайние опорные стойки конькового прогона устанавливаются на стены по осям 1 и 3. К стенам они крепятся с помощью уголков. Кроме того, в стене, на месте установки опорной стойки, устраивается паз, в который заводится шип на конце стойки. Средняя опорная стойка крепится к брусу по оси 2. Крепление осуществляется с помощью специального арматурного стержня гладкого профиля.
Для обеспечения совместной работы пары стропильных ног устраиваются распорные доски. Вблизи опорных стоек, распорные доски стропильных ног заводятся в специальные пазы, выпиленные в стойках. К стропильным ногам распорные доски крепятся встык (в местах установки опорных стоек) или внахлёст (вне опорных стоек).
Расчёт потребного количества пиломатериалов на стропильную систему приведён в таблице 3.12.
3.4.2 Обрешётка
По стропильным ногам натягивается гидроветрозащитная мембрана. Первоначально мембрана крепится к стропильным ногам с помощью строительного степлера. Полотна мембраны соединяются друг с другом с помощью двухсторонней самоклеящейся акриловой ленты.
На мембрану по стропильным ногам набиваются элементы контр-обрешётки. Элементы контр-обрешётки служат для создания подкровельного вентилируемого пространства. Они выполняются из сосновых брусков сечением 50×50 мм. Длина элемента контр-обрешётки находится как ширина полотна мембраны за вычетом ширины нахлёста полотен.
По контр-обрешётке устраивается обрешётка. В качестве обрешётки используется сосновая доска сечением 100×25 мм. Шаг обрешётки постоянный и равен расстоянию между ступеньками металлочерепицы, в данном случае он составляет 350 мм. Шаг между первой и второй досками обрешётки от края ската равен 325 мм. Длина ската спроектированного дома больше стандартной длины пиломатериалов (6 м), поэтому обрешётка выполняется составной. Элементы обрешётки стыкуются только на опорах, которыми для них являются элементы контр-обрешётки.
Вверху каждого ската монтируется по 4 доски обрешётки вплотную. Между досками, которые сходятся в вершине крыши, устраивается щель для обеспечения вентиляции подкровельного пространства.
Схема обрешётки приведена на рисунках 3.5 и 3.6.
Расчёт потребного количества пиломатериалов на обрешётку приведён в таблице 3.12.
Примечания:
1) Цифры на рисунках 3.5 и 3.6 означают длину элемента обрешётки.
2) Продольный размер ската составляет 6,6 м, что меньше суммы длин элементов обрешётки на рисунках 3.5 и 3.6 (7 м), однако, целесообразно изготавливать элементы обрешётки с запасом во избежание ошибок при монтаже.
3) Смонтированная обрешётка подрезается по длине по крайним стропильным ногам.
Толщина утеплителя в крыше назначается конструктивно и равняется 200 мм.
Рассмотрим проверку толщины утепляющего слоя в крыше по методике, представленной в п. 3.2 настоящего пособия. Конструкция крыши изнутри-наружу приведена на рисунке 3.7 и в таблице 3.10. Нумерация элементов крыши на рисунке и в таблице совпадает.
1) Определяем градусо-сутки отопительного периода, оС ∙ сут/год, по формуле 3.9:
ГСОП = (20 – (-4,5)) ∙ 250 = 6125 оС ∙ сут/год
2) Определяем значение требуемого сопротивления теплопередаче перекрытия, (м2 ∙ оС)/Вт, по формуле 3.10:
R0тр = 0,00035 ∙ 6125 + 1,4 = 3,54 (м2 ∙ оС)/Вт
3) Нормируемое значение приведенного сопротивления теплопередаче перекрытия определяем по формуле 3.8:
R0норм = 3,54 ∙ 1 = 3,54 (м2 ∙ оС)/Вт
4) Определяем условное сопротивление теплопередаче перекрытия, (м2 ∙ оС)/Вт, по формуле 3.11.
Примечание:
При определении условного сопротивления теплопередаче перекрытия слои, лежащие ниже внутренней и выше наружной вентилируемой воздушной прослойки (при рассмотрении конструкции изнутри-наружу), а так же сами вентилируемые воздушные прослойки в расчёт не принимались.
R0усл = 1/8,7 + 0,0002/0,7 + 0,15/0,041 + 0,0002/0,7 + 1/23 = 3,81 (м2 ∙ оС)/Вт
Принимаем толщину утеплителя δут = 0,15 м = 15 см.
5) Производим проверку выполнения условия 3.13:
3,81 > 3,54
Условие выполняется. Оставляем толщину утеплителя δут = 0,15 м = 15 см.
3.4.3 Фронтоны
Фронтоны представляют собой каркасную конструкцию с утеплением внутри. Каркас фронтона формируется стропильными ногами, опорной стойкой конькового прогона, двумя стойками каркаса прогона, двумя перемычками каркаса фронтона.
Рассмотрим проверку толщины утепляющего слоя в каркасе фронтона по зимнему варианту по методике, представленной в п. 3.2 настоящего пособия. Конструкция каркаса фронтона изнутри-наружу приведена на рисунке 3.8 и в таблице 3.11. Нумерация элементов фронтона на рисунке и в таблице совпадает.
Рисунок 3.8 – Каркасы фронтона: зимний вариант (слева) и летний вариант (справа)
Таблица 3.11 – Конструкция каркаса фронтона по зимнему варианту (изнутри-наружу)
1) Определяем градусо-сутки отопительного периода, оС ∙ сут/год, по формуле 3.9:
ГСОП = (20 – (-4,5)) ∙ 250 = 6125 оС ∙ сут/год
2) Определяем значение требуемого сопротивления теплопередаче фронтона, (м2 ∙ оС)/Вт, по формуле 3.10:
R0тр = 0,00035 ∙ 6125 + 1,4 = 3,54 (м2 ∙ оС)/Вт
3) Нормируемое значение приведенного сопротивления теплопередаче фронтона определяем по формуле 3.8:
R0норм = 3,54 ∙ 1 = 3,54 (м2 ∙ оС)/Вт
4) Определяем условное сопротивление теплопередаче фронтона, (м2 ∙ оС)/Вт, по формуле 3.11.
Примечание:
При определении условного сопротивления теплопередаче фронтона слои, лежащие за вентилируемой воздушной прослойкой (при рассмотрении конструкции изнутри-наружу), а так же сама вентилируемая воздушная прослойка в расчёт не принимались.
R0усл = 1/8,7 + 0,09/0,20 + 0,0002/0,7 + 0,140/0,041 + 0,0002/0,7 + 1/23 = 4,02 (м2 ∙ оС)/Вт
Примечание:
В расчёте толщина утеплителя принята равной δут = 0,14 м = 14 см, исходя из стандартных размеров плит утеплителя.
5) Производим проверку выполнения условия 3.13:
4,02 > 3,54
Условие выполняется. Оставляем толщину утеплителя δут = 0,14 м = 14 см.
Рассмотрим определение потребного количества пиломатериалов на перекрытие и крышу. Результаты определения представлены в таблице 3.12.
Таблица 3.12 – Определение количества пиломатериалов на перекрытие и крышу
3.5 Окна и двери
В данном проекте применяются двухкамерные стеклопакеты, состоящие из трех листовых стекол толщиной 4 мм, с мягким низкоэмиссионным покрытием на внутреннем стекле. Расстояние между стеклами 16 мм, заполнение наружной камеры – аргон, внутренней камеры – аргон.
Используется два типа окон стандартных габаритов. Окна первого этажа имеют габариты (Ш×В) 1170×1320 мм; окна мансардного этажа: 720×860 мм. Всего в спроектированном доме имеется 8 окон – по 4 на каждом этаже.
Входная дверь стандартная, и имеет габариты коробки (Ш×В) 880×2040 мм. Дверь открывается наружу. Возможно применение дверей как левостороннего, так и правостороннего открывания. Внутренние двери отсутствуют.
Для устройства окон и двери на первом этаже, стены возводятся уже с готовыми проёмами. В проёмах устанавливаются дверные и оконные колоды, выполняемые из бруса сечением 150×100 мм. К стенам колоды крепятся посредством соединения типа «шип-паз» с утеплением джутовым полотном в соединении, а так же с помощью гвоздей. Допускается два варианта установки колод. Первый вариант – установка колод сразу же после возведения стен. Тогда между перемычкой колоды и вышележащим брусом необходимо оставлять зазор, компенсирующий осадку стен. В проекте предусмотрен зазор 50 мм. Второй вариант – установка колод по истечении года с момента возведения стен. По прошествии года осадочные деформации, связанные с уменьшением сечения бруса стен вследствие усушки, пройдут, поэтому компенсирующий зазор допускается уменьшить до 10 мм.
Окна второго этажа устраиваются в проёмах, образуемых крайней опорной стойкой конькового прогона, стойками и перемычками каркаса фронтона.
4 Технология производства работ
4.1 Подготовка строительной площадки
Подготовка строительной площадки начинается с расчистки места под будущее строительство.
Главная цель подготовки строительной площадки – вынос координационных осей на местность. Координационные оси (А-Г; 1-3) являются ориентиром при отрывке шурфов, установке опалубки и арматурных каркасов, устройстве окладного венца, поэтому от правильного выноса осей на местность зависит правильность геометрических размеров будущего дома и совпадение их с проектными.
