Проект на темуСпортивный зал

ЛИЦЕЙСКАЯ НАУЧНО - ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ

ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПРОЕКТА ШКОЛЬНОГО СПОРТИВНОГО ЗАЛА

ПОПЛЕВИН ВЯЧЕСЛАВ -9 «Б» КЛАСС

РУКОВОДИТЕЛЬ: СМЕЛЯНЕЦ М.К.

2016 год

Содержание

1. Актуальность важность проекта……………………………………………………3

2. Нормы проектирования спортивных объектов…………………………………….4

3. Решения по размещению здания нового спортивного зала на территории нашего лицея…………………………………………………………………………………..6

4. Расчет площадей помещений и размеров для нового здания спортивного зала…9

5. Выбор типа строительных конструкций……………………………………………10

6. Расчет толщины ограждающих конструкций………………………………………12

7. Расчет потребления тепловой энергии зданием…………………………………….14

8. Архитектурные требования к зданию……………………………………………….16

9. Заключение……………………………………………………………………………18

10. Литература……………………………………………………………………………..18

Цель работы:

1. Разработать проект здания нового спортивного зала.

Задачи:

1. Понять, как разрабатывается проект нового задания.

2. Изучить нормы проектирования спортивных объектов.

3. Рассмотреть возможные варианты размещения данного зала.

4. Рассчитать его площадь.

5. Разработать визуализацию внешнего вида здания.

1. Актуальность и важность проекта.

13 октября 2015 года Главе администрации города Протвино Мущаку Г.П. было написано письмо, в котором директор - Людмила Ивановна Иващенко обратилась с просьбой о содействии по постройке второго спортивного зала на территории МБОУ «Лицей № 2».

Проектом в общеобразовательном учреждении предусмотрен один спортивный зал, на территории спортивных площадок нет. C 2012 года на изучение физической культуры стали выделять 3 часа в неделю в каждом классе. Общее количество часов на изучение предмета составляет 66 (с учётом деления на группы). Ежедневно в спортивном зале необходимо проводить 13 уроков, что не представляется возможным. Для проведения уроков физической культуры в старших классах с 2015 учебного года используется база ДС «Импульс». Однако спортивный зал остаётся перегруженным, в нём занимаются одновременно по 2 класса (проходимость зала - 60 человек). Это создаёт травмоопасную ситуацию для обучающихся.

Поэтому проблема строительства второго спортивного зала была актуальной с первых же дней существования нашей школы. Мы решили посмотреть на данную проблему с точки зрения учеников и провели конкурс рисунков: «Каким я вижу наш новый спортивный зал». Социальный опрос обучающихся и педагогов лицея только подтвердил актуальность данной проблемы.

2. Нормы проектирования спортивных объектов

Однажды мы с ребятами и учителями задались вопросом:

• Почему нам не хватает спортивного зала для занятий по физкультуре?

• Почему половину занятий мы вынуждены проводить на улице либо ходить всем классом на другой конец города в спорткомплекс «Импульс»?

• Как определяется «правильный» размер спортивного зала для школы, где учится не менее 500 учеников, чтобы в этом зале не было тесно?

Оказывается, существуют нормы проектирования спортивных объектов. Мы стали их искать. Так как наш спортивный зал расположен в общеобразовательной школе, а школа - это общественное здание, то мы обратились к строительным правилам СП 118.13330.2012 «Общественные здания и сооружения». Там, в приложении Ж мы нашли следующую таблицу (таблица № 1).

Таблица № 19

(225 чел.)

18

(450 чел.)

21

(524 чел.)

11

(275 чел.)

22

(550 чел.)

33

(825 чел.)

Более 33 классов

(более 900 чел.)

Ж.1 Физкультурно-спортивные залы и помещения

Спортивный зал 48,0x30,0 м

( м)

-

-

-

-

-

-

1440

Спортивный зал 42,0x24,0 м

( м)

-

-

-

-

1008

1008

-

Спортивный зал 30,0x18,0 м

( м)

-

540

540

540

-

-

-

Спортивный зал 24,0x12,0 м

( м)

288

-

-

-

-

-

-

Так как у нас в нашей школе по два класса в параллели, то нам по нормам необходим спортзал площадью 1008 м², с размерами 42х24 м, высотой не менее 8 м.

Мы измерили наш спортивный зал, оказалось его размеры - 12х24 м, площадью всего лишь 288 м².

Почему же в нашей школе построили такой маленький спортивный зал? Оказывается, до 2012 г. размеры спортзалов для школ не устанавливались, а в строительных правилах, которые действовали до 2012 г., даже таблички такой мы не нашли.

Для занятий физкультурой в нашей школе оказалось недостаточное количество площадей, что подтверждается строительными нормами!

А какой должен быть правильный спортзал для школьников? Мы нашли специальные нормы для проектирования спортивных залов: СП 31-112-2004 Часть 1 «Физкультурно-спортивные залы». Познакомившись с ними, мы увидели, что, согласно пункту 5, в спортзале, помимо раздевалок, обязательно должны быть душевые. Но так как нашу школу строили до момента введения этих норм, то мы имеем очень тесные раздевалки, при нашем спортивном зале нет душевых кабин, и размеры его недостаточны. К тому же, все помещения не приспособлены для занятия детей с ограниченными физическими возможностями, что также, согласно современному законодательству и строительным нормам СП 59.13330.2012 «Доступность зданий и сооружений для маломобильных групп населения» не допустимо.

Поэтому возникло понимание, что для школы необходим новый, современный спортзал, спроектированный согласно действующим законам, нормам и правилам.

3. Решения по размещению здания нового спортзала на территории нашего лицея.

Мы решили посмотреть, возможно ли строительство такого зала около нашей школы, на ее территории. На сайте Публичной кадастровой палаты maps.rosreestr.ru мы получили план территории нашей школы. Обмерили школу и начертили чертеж участка, с размещением на ней нашей школы. Место для размещения спортивного зала оказалось в восточной части территории - вместо старого яблоневого сада.

Вот те вопросы, на которые мы должны были ответить, чтобы правильно разместить предполагаемое здание нового спортивного зала:

• На каком же расстоянии от здания школы можно расположить проектируемый спортзал? Обратимся к пожарным нормам Федеральный закон Российской Федерации от 22 июля 2008 г. N 123-ФЗ "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности", где в таблице 11 указано расстояние между зданиями в зависимости от степени огнестойкости. В документации на здание школы указано, что оно II степени огнестойкости и класс СО по конструктивной пожарной опасности. Мы еще не знаем, какие характеристики у здания нового спортзала, поэтому принимаем его с самыми низким по пожароопасности характеристиками и устанавливаем расстояние между зданиями не менее 10 м.

• Еще один фактор, который учитывается при размещении зданий - пожарный проезд, который должен находиться на расстоянии 5-8 м от здания согласно п.8 СП 4.13130.2013 «Системы противопожарной защиты. Ограничение распространения пожара на объектах защиты. Требования к объемно-планировочным и конструктивным решениям. Поэтому, мы должны от существующего пожарного проезда отступить не менее 5 м.

• Кроме того, расстояние между зданиями необходимо устанавливать с учетом нормируемой инсоляции (солнечному освещению) помещений. Проверяем, не будет ли мешать здание спортзала инсоляции помещений школы, ведь на восточной стороне фасада школы находятся как раз рабочие аудитории, в которых нормируется время инсоляции не менее 2 ч в день с 22 марта по 22 сентября согласно п. 2 и п. 4 Санитарных правил и норм СанПиН 2.2.1/2.1.1.1076-01 «Гигиенические требования к инсоляции и солнцезащите помещений жилых и общественных зданий и территорий». Расчет проводится по методике, приведенной в СП-23-102-2003 "Естественное освещение жилых и общественных зданий", однако мы воспользуемся компьютерными программами для предварительного расчета затенения фасадом школы зданием нашего спортзала. Построим трехмерные модели в программе 3dsMAX и проанализируем время затенения окон каждой аудитории. На рис. 1. приведены схемы тени от проектируемого здания для каждого получаса вплоть до того момента, когда солнце уходит с рассматриваемого фасада.

Рисунок 1 - Расчетные схемы тени, отбрасываемой проектируемым зданием в разное время 22 марта.

В результате анализа выясняется, что при расстоянии от спортзала до школы 15 м, здание спортзала не оказывает воздействия на инсоляцию нормируемых помещений школы, инсоляция всех учебных классов длится более 2 часов.

При посадке здания мы также сталкиваемся с тем, что на территории школы растут деревья, вырубка которых нежелательна.

С учетом анализа территорий, размеров зданий и расстояний между ними, мы приходим к выводу, что на территории школы можно разместить спортивный зал только с размерами 30х18 м высотой от 7 м. Данный зал, согласно таблице 3.1 СП 31-112-2004 «Физкультурно-спортивные залы. Часть 1», подходит для проведения гимнастики и подвижных игр, волейбола, баскетбола, бадминтона, борьбы и имеет максимальную пропускную способность 30 человек. Размещение проектируемого здания спортзала отображено на рис. 2.

Рисунок 2 - Схема размещения здания спортзала на территории школы.

4. Расчет площадей помещений и размеров здания спортзала

При спортивном зале должны быть предусмотрен следующий набор помещений, согласно табл. 5.1 СП 31-112-2004:

- Вестибюль площадью не менее 0,5 м² на одного занимающегося, но не менее 20 м²

- Гардероб верхней одежды площадью 0,1 м² на одно место с учетом 200% занимающихся, но не менее 10.

- Инвентарная, площадью не менее 18 м²

- Тренерская, площадью не менее 6 м²

- Помещение уборочного инвентаря площадью не менее 4 м²

- Раздевалки, раздельные для мальчиков и девочек вместимостью до 30 человек, площадью не менее 1.6 м² на одно место, согласно табл. 5.3 СП 31-112-2004, итого не менее 48 м².

- Душевые с одной душевой сеткой на каждые пять мест в раздевалке, итого 6 кабин при каждой раздевалке

- Санузел при раздевалке, 1 унитаз и 1 умывальник на каждые 30 человек

Санузел для сотрудников спортзала площадью не менее 2 м².

-Техническое помещение для размещения инженерного оборудования, в том числе вентиляционного, площадью не менее 18 м².

- Санузел, душевая и раздевальная кабина для МГН (инвалидов) площадью не менее 18 м².

Итого - 230 м² дополнительно к спортивному залу. Однако, для экономии площади, и благодаря достаточной высоте строительных конструкций, раздевалки для учеников можно расположить на антресоли. Получается, что, с учетом лестницы на антресоль, к площади спортивного зала нам потребуется добавить еще 120 м² для размещения вспомогательных помещений. При ширине спортивного зала 18 м, нам понадобится нарастить длину здания не менее, чем на 7 м. Получаем минимальные размеры здания спортзала - 18х37 м.

5. Выбор типа строительных конструкций.

Главными критериями при выборе типа строительных конструкций здания нашего спортзала будут являться быстрота возведения и невысокая стоимость. Этим критериям отвечают здания на металлокаркасе с навесными ограждающими конструкциями.

На строительном рынке существуют уже готовые проекты быстровозводимых зданий из металлоконструкций, что очень подходит для строительства нашего спортивного зала. Мы обратились на сайт фирмы RUUKI - крупнейшему совместному Российско-Финскому производителю металлоконструкций. На сайте www.ruukki.ru мы нашли конфигуратор серийных зданий, позволяющий подобрать размер готового серийного здания для наших нужд. С помощью конфигуратора мы установили возможный вариант каркаса для нашего здания - «Кондор» с размерами 18х41 м высотой до строительных конструкций - 7,2 м. Здание представляет собой легкий быстровозводимый металлокаркас с навесными стенами и кровлей из сендвич-панелей, рис. 3-5.

Рисунок 3 - Схема каркаса здания «Кондор»

Рисунок 4 - Вид здания, обшитого сэндвич-панелями, изнутри.

Рисунок 5 - Вид здания, обшитого сэндвич-панелями, снаружи.

На фирме Рууки по нашему запросу нам предоставили коммерческое предложение по цене и подробное описание конструкции здания, приведенные ниже:

6. Расчет толщины ограждающих конструкций

Сендвич-панели - утеплитель, жестко закрепленный между наружными слоями тонких-металлических листов. Такие панели не нуждаются в отделке, являются негорючими и энергоэффективными, т. е при малой толщине хорошо сохраняют тепло в здании. Это достигается за счет свойств прослойки утеплителя, который имеет низкую теплопроводность. Самый негорючий материал для утеплителя - минеральная вата, его и выберем. Теплопроводность минеральной ваты - 0,046 Вт/м^оС. Толщину сендвич панелей для стен и кровли нам необходимо будет рассчитать, что мы сделаем согласно указаниям СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» СП 131.13330.2012 «Строительная климатология», СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий».

Влажностный режим помещений и условий эксплуатации ограждающих конструкций - Б (нормальный)

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции -

- аext = 23 Вт/м∙ ˚С

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции -

- аint = 8.7 Вт/м∙ ˚С

n = 1 - коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной конструкции ограждающей поверхности по отношению к наружному воздуху;

t_int2 = 15˚С - расчетная средняя температура внутреннего воздуха в спортзале

Согласно табл. 3.1 СП 131.13330.2012 «Строительная климатология»

t_ht = - 3.1˚С - средняя температура наружного воздуха;

t_ht = -28˚С - расчетная температура наружного воздуха в холодный период;

z_ht= 216 суток - продолжительность отопительного периода.

Градусо-сутки отопительного периода Dd, °Ссут, определим по формуле

Dd = (tint - tht) zht,

Dd1 = (15 - (-3,1)) х 216 = 3 910 °Ссут

Нормируемое значение сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций R рассчитаем по формуле:

R = a Dd + b,

где где Dd - градусо-сутки отопительного периода, °Ссут, для конкретного пункта; а,b - коэффициенты

Стены а=0,0003, b = 1,2; Rст= 0,0003 х 3 910 + 1,2 = 2,37 м²*°С/Вт

Покрытия а=0,0004, b = 1,6; Кп= 0,0004 х 3 910 + 1,6 = 3,16 м²*°С/Вт

Окна а=0,00005, b = 0,2 Rо= 0,00005 х 3 910 + 0,2 = 0,39 м²*°С/Вт

Двери и ворота = 0,6 х Rст = 1,42 м2*°С/Вт

Расчет толщины стен:

В качестве ограждающих конструкций принимаем навесные панели строительные трехслойные «Венталл-С» с металлическими облицовками и минераловатным сердечником СЭНДВИЧ БАТТС С толщиной 150 мм.

Коэффициент теплопроводности утеплителя λ=0.044 Вт/м∙ ˚С

Проверяем приведенное сопротивление теплопередаче наружной стены с учетом коэффициента термической неоднородности 0,75:

R=(1/8.7+0.150/0.044 +1/23)*0,75 =2,6 м2∙°С/Вт ;

Что больше нормативно установленной Rст=2,37 м^2˚С/Вт.

Расчет толщины кровельного покрытия:

В качестве ограждающих конструкций принимаем навесные панели строительные трехслойные «Венталл-К» с металлическими облицовками и минераловатным сердечником СЭНДВИЧ БАТТС С толщиной 200 мм.

Коэффициент теплопроводности утеплителя λ=0.044 Вт/м∙ ˚С

Проверяем приведенное сопротивление теплопередаче наружной стены с учетом коэффициента термической неоднородности 0,75:

R=(1/8.7+0.200/0.044 +1/23)*0,75 =3,42 м2∙°С/Вт ;

Что больше нормативно установленной Rп=3,16 м^2˚С/Вт.

Вывод: путем сравнения нормативной величины приведенного сопротивления и расчетной, мы убедились, что выбранной нами толщины материала достаточно, чтобы обеспечить теплозащиту здания. Принимаем толщину стеновых панелей - 150 мм, толщину кровельных панелей -200 мм.

7. Расчет потребления тепловой энергии зданием.

Целью данного расчета является проверка возможности подключения проектируемого спортивного зала к ИТП (индивидуальному тепловому пункту) школы либо для обоснования необходимости и мощности собственного источника тепла.

Геометрические показатели здания:

Общая площадь наружных ограждающих конструкций здания -= 2420 м²,

в том числе:

стен (не включая двери, окна и витражи) A_w = 820 м²

окон A_f = 40 м²

бесчердачных покрытий A_p = 800 м²

пола по грунту A_g= 760 м²

Площадь отапливаемых помещений (общая площадь)- Ah = 900 м²;

Отапливаемый объем здания V_h = 5535 м³

Определение теплопотерь через стены:

Qw = Fw (t_вн - t_нар)/R= 820*(15+28)/2,6 = 13 561 Дж

Определение теплопотерь через окна:

Qf = Ff (t_вн - t_нар)/R= 40*(15+28)/0,39 = 4 410 Дж

Определение теплопотерь через покрытие:

Qp = Fp(t_вн - t_нар)/R= 800*(15+28)/3,42 = 10 058 Дж

Определение теплопотерь через пол (с учетом утепления полистирольным утеплителем 0,05м и сопротивления теплопередачи зон в зависимости от расположения от наружной стены):

Qg = Fg (t_вн - t_нар)/R= 760*(15+28)/7,81 = 4 184 Дж

Общие теплопотери через наружные ограждающие конструкции составят:

Q_огр = Qw + Q f + Qp + Qg = 13 561 + 4 410 + 10 058 + 3 184 = 32 213 Дж

Кроме того, расход тепла в здании идет на вентиляцию. Рассчитаем расход тепла на нагрев приточного воздуха:

Q_вент = 0,28 * Ln * ρ * C * (t_вн - t_нар) * k,

Ln - расход удаляемого воздуха, куб.м./час; принимаем равным 3 куб.м./час на каждый кв.м. площади помещений.

ρ - плотность воздуха в помещении, кг./куб.м.; принимаем равной 1,1

C - удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг*K); принимаем равной 1

tp - температура воздуха помещения, град.C;

ti - температура наружного воздуха, град.C;

k - коэффициент учета встречного теплового потока в конструкциях, можно принять равным 1

Qi = 0,28 * 900*3 * 1,1 * (15+28) = 35 759 Дж

Энергия на горячее водоснабжение Qh (кВт) при потреблении горячей воды 5 л/ч на одного спортсмена, согласно приложению 3 СНиП 2.04.01-85 "Водоснабжение и канализация):

Qh = 1,163 * 0,005*30 * (55 - 5) * 1,05 = 13,08 Дж

Общая потребность в тепле складывается из теплопотерь через ограждающие конструкции, расхода тепла на вентиляцию и расходы на горячее водоснабжение (ГВС).

Q = Q_огр + Q_вент + Q_гвс = 32 213 + 35 759 + 13 080 = 81 052 Дж

или 81 Дж

8. Архитектурные требования к зданию

Оконные проемы спортзала должны быть расположены на высоте не менее 4,5 м от пола.

Кровля двускатная, с уклоном ската 10^о.

Эскизы внешнего вида разработаны школьниками, самые интересные из них представлены на рисунках 6-8

Рисунок 6 - Эскиз спортзала №1

Рисунок 7 - Эскиз спортзала №2

Рисунок 8 - Эскиз спортзала №3

На основе идей, предложенных школьниками, и с учетом каркаса РУУКИ «Кондор» была разработана визуализация проектируемого здания в программе 3ds Max, рис. 9

Рис. 9 - Компьютерная визуализация внешнего вида здания.

9. Заключение.

Чтобы построить здание, необходимо подготовить его проект и предоставить его на согласование городской администрации и в министерство строительного комплекса Московской области получить разрешение на строительство.

Согласно Градостроительному кодексу, проект должен содержать:

• основные архитектурно-строительные решения,

• решения по инженерным сетям,

• пояснительную записку,

• схему организации земельного участка,

• проект организации строительства,

• правоустанавливающие документы на участок.

• Для разработки проекта необходимо заказать инженерные изыскания участка: геодезические

• геологические.

Схема организации земельного участка и план инженерных сетей разрабатывается на основе геодезической съемки, а фундаменты под строительные конструкции разрабатываются на основании геологических изысканий.

Проект разрабатывает проектная организация, имеющая свидетельство о допуске к проектным работам.

Наш проект очень нужен и важен не только тем, кто учится в нашем лицее, но всей молодежи нашего города. Так как основы здоровья закладываются именно в школьные годы. Ребенок приходит в школу, имея определенный запас физического здоровья, и задача каждого образовательного учреждения - сохранить его и постараться улучшить.

Самое ценное у человека - это жизнь, самое ценное в жизни - это здоровье.

Благодаря данному проекту мы поняли, что нам очень необходим второй спортивный зал и, что территория позволяет по всем нормам определить место - положение нового спортивного зала, которое не будет мешать ни жилому дому, ни восточной части корпуса нашего лицея.

Список используемых источников:

1. maps.rosreestr.ru

2. www.ruukki.ru</</p>

3. Свод правил «Системы противопожарной защиты» СП 4.13130.2013.

4. «Общественные здания и сооружения» СП118.13330.2012.

5. Санитарно - эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.4.2.2821-10 «Санитарно - эпидемиологические требования к условиям и организации обучения в общеобразовательных учреждениях», 01.09.2011 г.

19