Справочник Инженер-проектирвщик

Задание

Сегодня вы попробуете себя в роли инженера-проектировщика. Вы будете работать с проектом частного дома в Тюмени. Ничего необычного: два этажа с цоколем, кирпичные стены, крыша. Но это только на первый взгляд, ведь от проектировщика зависит, будет ли дом надёжен, безопасен и пригоден для жизни.

Основная задача: проектирование жилого дома.

На разных этапах строительства вас ждут разные задачи. Нужно будет выбрать фундамент на основе показателей почвы и параметров будущей постройки, сделать несколько расчётов, соблюдая строительные нормы и правила, а также убедиться, что в чертежах и выполнении проекта нет ошибок (а они есть 😉).

Удачи!

Часть 1. Ошибка в чертежах

Чертежи и расчёты — это основа проектирования. Даже опытные специалисты могут ошибаться. Некоторые промахи помогает исправить программное обеспечение ещё на этапе создания проекта. А в конце проектировщик отдаёт работу на проверку коллегам, чтобы и они свежим взглядом посмотрели на проект.

Перед вами чертёж. На нём — план первого этажа будущего здания. Мы убрали почти все размеры, оставив только нужные: обратите пристальное внимание на толщину стен. Внешние стены, несущие основную нагрузку, должны иметь толщину 510 мм, а внутренние — 380 мм.

Значит, ошибка спряталась в обозначении толщины одной из внешних стен — вам лишь осталось кликнуть по ней мышкой.

Часть 2. Выбор фундамента

Фундамент — основа любого здания. Он принимает на себя всю нагрузку от сооружения и распределяет её по массиву грунта. На надёжном фундаменте дом простоит хоть двести лет, но если допустить ошибку в расчётах, здание может треснуть и даже разрушиться. Выбрать правильный вид фундамента должен проектировщик.

Что для этого надо знать? Во-первых, состав почвы, её влажность, пучинистость и уровень грунтовых вод. Такие исследования проводят геологи со специальным оборудованием. Во-вторых, проектировщик должен выяснить у заказчика все данные о будущем строении или рассчитать их самостоятельно в процессе работы: сколько требуется этажей, из каких материалов хотят построить дом, какие будут перекрытия и т.д.

На что стоит обратить внимание в нашем случае:

• планируется постройка тяжёлого дома: два этажа, толстые стены из кирпича, двускатная кровля, цокольный этаж, общая площадь 250 м²;

• почва прочная: геологи определили породу как твёрдый суглинок с крупным песком, что относится к слабопучинистым грунтам с достаточной плотностью;

• грунтовые воды пролегают достаточно глубоко: на момент геологических изысканий они не вскрыты ни одной скважиной, пройденной до глубины 10,0 м.

Столбчатый фундамент и фундамент на сваях сделать не получится, потому что нам нужен цокольный этаж. Плитный фундамент очень дорогой, поэтому его делают на слабонесущих почвах. Но наши почвы прочные, поэтому лучшим вариантом будет ленточный фундамент.

Часть 3. Расчёт глубины промерзания

Мы уже выяснили, что дом с его крышей, стенами и перекрытиями стоит на фундаменте, а фундамент «стоит» на грунте. Если зимой грунт промёрзнет глубже уровня фундамента, это приведёт к разрушительным последствиям.

Посмотрим на формулу h=k*√М, где h — глубина промерзания грунта, М — сумма всех абсолютных значений месяцев с отрицательными температурами, k — отдельный коэффициент, который для каждого типа почвы имеет своё значение.

Абсолютная величина — то же самое, что модуль, то есть неотрицательное число. А значит, чтобы получить показатель M для расчёта глубины промерзания, нужно сложить все отрицательные температуры за год и «убрать» у них знак минус. Подсказка: M намного меньше ста, но больше пятидесяти.

Если вам не даётся корень квадратный, а под рукой нет калькулятора, вам поможет список ниже. Когда получите сумму M, ориентируйтесь на ближайшие значения квадратных корней и выбирайте подходящий вариант ответа:

√25 = 5

√36 = 6

√49 = 7

√М = ?

√64 = 8

√81 = 9

Чтобы посчитать глубину промерзания h, можете воспользоваться калькулятором. Коэффициент k дан в Таблице 2 — для расчёта возьмите значение для суглинков и глины, равное 0,23.

Когда вы получите нужный результат, сравните его с глубиной заложения фундамента: по чертежу она равна 2,8 м. Важно, чтобы глубина промерзания h была меньше, чем глубина фундамента. Подсказка: самые внимательные из вас могли заметить, что все предложенные варианты и так h меньше, чем 2,8 м, а значит мы заложили фундамент достаточно глубоко!

Часть 4. Расчёт нагрузок ленточного фундамента

Это очень важный этап в проектировании. Нагрузка зависит от веса всего дома в целом: нужны стены, перегородки и перекрытия, крыша и её стропильная система, лестницы, а также снеговая и полезная нагрузки.

Под понятием полезной нагрузки дома подразумевается вся мебель, техника, отделка и люди, находящиеся в нём. Просчитать это заранее почти невозможно, поэтому инженеры решили, что достаточной будет полезная нагрузка в 180 кг/м². Следовательно, вариант «Люди и кот Персик» нам для расчётов не нужен.

Затем считаем опорную площадь фундамента, от неё зависит давление на грунт. Возьмём данные из Таблицы 4 — ширину 50 см и длину 6304 см — и перемножим. Рекомендуем посчитать это столбиком, на калькуляторе или хотя бы прикинуть в уме. Но если не удаётся, выберите вариант «315 200 см²». Только никому не говорите, что мы вам подсказали 😉

А теперь разделим нагрузку всех элементов (516301,8 кг) на площадь фундамента (315 200 см²) и получим 1,6380133 кг/см².

Но как определить, достаточно ли опорной прочности у фундамента? Посмотрите на значения в Таблице 3: все они больше, чем рассчитанная нами расчётная нагрузка. Это значит, что фундамент не «поведёт» ни на одном из представленных грунтов. Смело жмите «Да»!

Часть 5. Авторский надзор

Знаете игру «Найди 5 отличий»? Тут тот же принцип: только отличие всего одно, и спрятано оно в области крыльца.

Когда вы нашли ошибку, вам обязательно нужно сообщить о ней заказчику и принять меры. Только когда здание будет построено в соответствии с проектом и пройдёт все нужные проверки, ваша работа будет закончена.