Теоретические расчеты

Самая ключевая часть любого изобретения – расчетная. Мне предстоит доказать, что данная конструкция может существовать довольно длительное время. Для этого нужно рассчитать:

1. Усилие, которое будет действовать на опорную трубу. И сможет ли выдержать метал такую нагрузку.

2. С какой силой будет действовать весь дом на фундамент и рассчитать его размер по нагрузке.

3. Усилие, которое будет действовать на консоли.

4. Допустимую нагрузку, которой можно загрузить дом.

Опять же, с помощью компьютерной модели, я сделал рисунок всех конструкций и нагрузок, которые приложены к конструкции. (рис. 12.)

Рис.12. Рисунок конструкций и нагрузок, приложенных к дому. Синим – ветровые нагрузки; Красным статически и динамические (под тяжестью конструкции).

Самая большая нагрузка приходится на опору, меньше на консоли. Для расчета нагрузки на опору нужно знать примерно вес всего дома. Дом состоит из 40 консолей (20 внизу, 20 наверху), опоры длиной 10 метров и диаметром 2 метра. Опора состоит из 20 стальных труб 80х40мм. Даже одна такая труба может выдержать очень большую нагрузку, но достоверных данных о конкретной массе в источниках нет. Например, при нагрузке на изгиб одна стальная труба может выдержать на 1м - 2672кг [3]. 20 стальных труб стягиваются между собой как бочка и тем самым образуется опора. Консоли представляют собой трапецию из стали, (особый профиль, который необходимо изготавливать на заказ) длина- 5м максимальная толщина -1.2м минимальная – 0.4м. За расчетную цифру для данного строения взято 3000кг на одну консоль нагрузки с запасом. Предельная нагрузка обычно рассчитывается на бетонные плиты (!) не более 300кг/м^2. Подставил эти значения в программу для расчета. При площади дома 100м^2 по формуле можем найти нагрузку на одну консоль:

кг/консоль

Подставляем в программу для расчета[4] и получаем:

Расчет ведется согласно СНиП I I-23-8. Считается, что верхний пояс балки раскреплен конструктивно (профлистом, настилом...). Прогиб считается по расчетной нагрузке (в запас). Сталь принята С235 с расчётным сопротивлением Ry=2100кг/см2, E=2100000кг/см2, γс=1.

1. Находим максимальный момент Mmax и максимальную поперечную силу Qmax:

2.Находим требуемый момент сопротивления Wтр.:

3. Находим требуемый момент инерции Iтр.:

По аналогии можно найти нагрузку на фундамент дома.

Если нагрузка дома равна 300кг/м2, как было сказано ранее, то 100м2 * 300кг/м2=30000кг=30т.

Поскольку данное строение возможно возвести с минимальным фундаментом с размерами 3*3м= 9м^2, примем к расчетам в см^2 = 90000 см^2.

30000кг/90000cм^2= 0.33кг/см^2

а по нормам нагрузка на фундамент может достигать у бетона 200 марки – 200кг/см^2 и на грунт в среднем (!) до 25кг/см^2.

Следовательно, маленький фундамент может выдерживать большие нагрузки.

Заключение

Проведена очень объемная и сложная работа по изобретению нового дома будущего. Я изучил много источников: сайтов, книг, диаграмм, схем, графиков и расчетных программ. И могу сделать вывод, что такой дом имеет право на существование!

Дом будущего «Solaris» превратит города старой, традиционной застройки в очень удобные и современные, с максимальной экономии земли, максимальным энергосбережением за счет солнечных батарей, удобными парковками прямо у дома/строения.

В дальнейшем я хочу продолжить изучать мой проект, сделать более сложные расчеты, подсчитать примерную стоимость строения и доказать, что цена будет ниже, чем у других современных домов. Хочу сделать максимальный упор на конструктивные решения. Возможно, найду какие либо замены не технологиям, а материалам в строительстве. Создать планировку нового города.

Закончить мою инженерно-исследовательскую работу словами всем известного Альберта Энштейна:

“Если на первый взгляд идея не кажется абсурдной, у нее нет будущего.”

Приложения

Приложение 1

Объем производства кирпича за 2007-2013г

Приложение 2

Количество кирпича на 1 м^2

Приложение 3

Обьемы производства кирпича за 2010-2015г

Приложение 4

Размеры и цены на SIP панели

Приложение 5

График расчета нагрузки возникающей на консоль.

Список литературы

1) Дом из кирпича. Достоинства и недостатки. // URL: http://www.proekt-doma-knigi.com/idei-v-stroitelstve/doma-iz-kirpica-dostoinstva-i-nedostatki (дата обращения: 10.11.2016).

2) Минусы каркасных домов. // URL: http://megabeaver.ru/karkasnye-doma/sovety-karkas/minusy-karkasnyx-domov.html (дата обращения: 08.11.2016).

3) Обзор рынка строительства и недвижимости. // URL: http://www.ra-national.ru/sites/default/files/nedviz_stroy.pdf (дата обращения: 12.11.2016).

4) От кирпича до монолита - выбираем дом правильно. // URL: http://living.ru/articles/osnovnye-ponyatiya/ot-kirpicha-do-monolita-vybiraem-dom-pravilno/ (дата обращения: 12.11.2016).

5) Современные строительные материалы для постройки дома - новые стройматериалы и технологии // URL: http://eco-stroitelstvo.ru/sovremennye-stroitelnye-materialy-dlya-postrojki-doma-novye-strojmaterialy-i-texnologii/ (дата обращения: 14.11.2016).

6) Монолитный дом: плюсы и минусы технологий строительства // URL: http://kvartira3.com/monolitnyj-dom-plyusy-minusy/#tipy-domov (дата обращения: 14.11.2016).

7) Горчаков Г.И. Строительные материалы. Учебник для студентов вузов.- М.: Высш. школа, 1981.-412с. Ил.

8) Нациевский Ю.Д. Справочник по строительным материалам и изделиям: Цемент. Заполнители. Бетон. Силикаты. Гипс/Ю.Д. Нациевский, В.П. Хоменко, В.В.Беглецов. 1989.-136с., ил.

9) Наназашвили И.Х. Строительные материалы, изделия и конструкции: Справочник.-М.: Высш. школа, 1990.-495с.: ил.

10) Пособие по проектированию жилых зданий/ЦНИИЭП жилища Госкомархитектуры. Вып. 3. Конструкции жилых зданий (к СНиП 2.08.01-85)- М.: Стройиздат, 1989.-304с.

[1] Цены приведены из расценок строительной компании «АльтСар» г. Саратов от 01.11.2016г

[2] Данные из онлайн калькулятора с учетом месторасположения «Саратов» в Июльский ясный день. http://www.helios-house.ru/on-line-kalkulyator.html

[3] Данные сайта http://protryby.ru/kak-rasschitat-nagruzku-na-profilnuyu-trubu

[4] Расчеты ведутся с помощью сайта http://3d-konstruktiv.com/raschet-metalicheskoy-balki-online

Дата добавления: 2017-01-13