Ehitusfüüsika seinaprojekt (0)

Tallinna Tehnika Ülikool
Ehitiste Projekteerimise Instituut
Ajutine ehitis
Pavel Spiganovits
EAEI - 94
060605
Tallinn 2010
Стены временной постройки
Цель:
Разработать новые идеи для конструкции стены временной постройки..
Стадия анализа:
Обеспечить достаточную свободу действий для успешного поиска решений.
Методика:
Для генерации новых идей использовался метод мозгового штурма, который выглядел следующим образом: в начале обсуждения у каждого был чистый лист, куда надо было записать 3 свои идеи. Затем этот лист передавался другому участинку штурма, который на основе чужих 3 идей должен был придумать еще 3 свои. Таким образом листы передавались от участника к участинку, дополняясь новыми идеями и совершенствуя предыдущие.
Результаты:
Классификация стен основана на различных характеристиках и представлена на дополнительном листе (lisa 1).
Вывод:
В ходе мозгового штурма было выдвинуто очень много идей, многие из которых можно считать успешными и нужными, и при правильном подходе вполне применимы на практике. Эти идеи обеспечивают сохранность окружающей среды, а так же экномическую выгоду. Все участники исходили из того, что стена должна быть новой в плане идеи, а так же иметь достаточные тепловые свойства и при этом оставаться как можно дешевой.
TEOSTAS:
Pavel Spiganovits
EAEI - 94
060605
Концепция: Временная постройка
Цель: Нахождение недостатков новых конструкций, их исправление и дополнение.
Методика:

Описание ситуации

Недостатки

Причины недостатков

Методы устранения недостатков

Экономтческий анализ

Технический анализ

Выбранное направление
Результаты:
1. Описание ситуации:
Одной из главных проблем временной постройки является недостаточная тепло- и шумоизоляция. Сейчас, когда цены на электирчество и отопление достаточно высоки, такие строения становятся экономически очень невыгодными, и в целях снижения стоимости отопления людям приходиться экономить в ущерб своему комфорту. По этой причине необходимо найти такое решение, которое было бы одновременно эффективным и дешевым. Т.к. временное строение не может быть выше 2-х этажей, проблема недостаточной несущей способности не так важна. Временная постройка должна быть дешевой, поэтому мы не используем дорогие и часто применяемые строительные материалы. Наличие этих проблем заставлят искать такое решение, которые бы позволило при минимальной цене обеспечить максимальный комфорт.
2. Недостатки:

• Большые потери тепла зимой
  
• Слишком маленькая шумоизоляция
  
• Слишком высокая температура летом
  
• Нестандартные и непредсказуемые строительные материалы
  
• Низкое качество строительства
  

3. Причины недостатков:

• Отток квалифицированной рабочей силы ставит под удар качесвто строений.
  
• Постоянное стремление удешевить постройку
  
• До сих пор использутся старые технологии и методики строительства.
  
• Природные условия: большие изменения температуры в течении года
  
• Сильные ветра
  
• Высокая влажность воздуха (близкое расположение моря)
  
• Отсутствие или сильная нехватка гос. поддержки новых, природосберегающих идей.
  

4. Методы устранения недостатков:

• Улучшение общей экономической ситуации
  
• Более строгие требования к качеству строительства
  
• Контроль за ходом строительства со стороны надзора собственника
  
• Более смелое применение новых технологических решений
  
• Большее стремление к «экологичному» строительству
  

5. Экономический анализ:
Большинство из находящихся в использовании в Эстонии строительных материалов применяются уже очень долгое время, и с точки зрения развития достигли такой стадии, когда дальше развиваться уже некуда, либо это экономически не выгодно. Из этого следует, что необходимо создавать новые конструкции, используя новые материалы. Но разработка новых материалов и их исследования очень дорогой процесс, поэтому практически не доступны обычным людям. Поэтому гос-во должно помогать в этом и спонсировать подобные исследования. В нашем случае применяемые материалы должны быть дешевыми, поэтому скорее всего это окажется то, что уже не имеет рыночной стоимости, т.е. отходы. Выбор правильных материалов сводится к сравнению физических свойств и выбор тех, которые отвечают необходимым требованиям. Единственные затраты – обработка таких материалов и стоимость рабочей силы.
6. Технический анализ:
Принемая во внимания климатические условия Эстонии (большие колебения температур, сильные ветры, высокая влажность) и экономическая отсалось от остальной Европы, материал должен быть качественным, экологичным, дешевыми и доступными. Для выполнения этих условий этот материал должен производиться в Эстонии и из местного сырья, используя местную рабочую силу. Для осуществления идеи можно , в соответствии с законом, хадатайствовать о финансовой поддержке государства или Европейского союза, что в свою очередь уменьшит затраты и облегчит сложный процесс начала производства. Процесс производства необходимо как можно в большей степени автоматизировать и использовать старые здания (по возможности вдали от городов) в качестве производственных площадей для снижения себестоимости продукта. Первыми партнёрами могли бы стать организации, следящие за переработкой различного втор. Сырья, которые могли бы стать поставщиками дешевого материала. Клиентами стали бы организации, занимающиеся экологическим строительством и различные организации, целью которых является снижение нагрузки на окружающую среду.
7. Выбранное направление.
Исходя из приведнённых выше требований (соответствие климатическим условиям, качество, цена, экологичность, доступность) наиболее целесообразно использовать в качестве новой ограждающей конструкции деревянный каркас, который в свою очередь будет утеплён пресованной макулатурой.. В дополнению к этому можно так же использовать следующее решение: старый кирпич (или другой отработанный строительный материал, обладающий прочностью на сжатие) утеплённый опилками и стружкой. Каждый из этих вариантов можно производить в Эстонии, при этом используя местную рабочую силу и сырьё. В каждом случае мы имеем дело с не агрессивными к природе материалами. Для снижения цены мы применяем 3 способа: дешевая рабочая сила, автоматизированное произ-во и дешевое сырье (условно-бесплатное). Качесвто коснтрукции и его свойства, в свою очередь, обеспечены благодаря хорошим тепловым свойствам применяемого утеплителя, при этом стена пропускает пар из помещения и обеспечивает достаточную шумоизоляцию.
Вывод:
Исходя из экономического состояния и требований к новизне конструкции, решили, что наиболее выгодным решением будет деревянная стена с утеплителем из прессованной макулатуры, а в качестве альтернативного решения можно применить стену из старого кирпича или другого отработанного строй. Материала с утеплителем из опилок.
TEOSTAS:
Pavel Spiganovits
EAEI – 94
060605
Критерии
Цель:
Выбрать критерии, которые бы отвечали подходящему решению для конструкции стены.
Методика:

• сформулировать задачу, которая должна отвечать приемлимому проектному решению
  
• охарактеризовать гарантирующее успех направление работ по данной задаче
  
• изучить имеющиеся данные по влиянию отклонений от сформулированой задачи и определить условия соответствующие гарантируемому успеху
  
• выбрать в качестве критерия простейшую меру, надёжно указывающую лежит ли проект в области гарантиемого успеха
  

Результаты:
1. Прочность
Прочность должна позволить потрить 2-х этажное сдание. Для сравнения вариантов будем использовать коэфициент конструктивности:
R – прочность
- плотность
Учитывая этот показатель для других распространнных материалов (Kpuit= 30; KFe= 4; KAl= 4; KFibo= 4), конструкция из дерева и бумаги должна быть минимум 20, для кирпича и опилок этот показатель должен быть не менее 7
2. Огнеупорность
При пожаре материал должен обеспечить достаточное кол-во времени для эвакуации людей. Так как в первом варианте применяются легко горящие вещ-ва, их пропитка антипиренами обязательна. В таком случае, 1 вариант должен относиться к классу R45, 2 вариант к классу RE60
3. Теплоизоляция
Для сохранения энергии необходимо найти оптимальный вариант, когда теплоизоляция максимально эффективна при минимальной цене. Сегодня для материалов оптимальным тепловым сопротивлением считается RT= 4 m2°K/W.
4. Срок эксплуатации:
Срок эксплуатации, в течении которого обеспечены все предъявляемые к строению требования, без реновирования и замены конструкций для временной постройки должны быть, к примеру, 10 лет.
5. Звукоизоляция
Для обеспечения нормального проживания в помещении звукоизоляция должна быть не менее 45 дб, что является достаточным, для того чтобы наружный шум не причинял неудобства.
6. Гигиена
Материал должен быть хотя бы на половину моющимся (протираем влажной тряпкой), не должен выделять опасных для здоровья веществ и не должен способствовать размножению бактерий или росту плесени.
7. Новизна
Новое решение должно отличатся от производящихся на данный момент стандартных решений, при этом сохраняя все необходимые свойства.
Эскизы стен представлены на дополнительном листе (lisa 2).
Выбор конструкции стены
Цель:
Выбор наиболее подходящего варианта из числа альтернативных
Ход работы:

• Определить задачи, которым должны отвечать альтернативные проектные решения
  
• При необходимости результаты записать в виде матрицы.
  
• Если задачи должны быть взвешены, назначить каждой задаче коэффициент весомости, указывающей на её важность по сравнению  с другими задачами
  
• Измерить степень с которой каждое альтернативное решение отвечает каждой из задачи
  
• Выбрать из альтернативных решений то у которого будет наибольшый процент соответствия
  

1. Критерии оценивания
Гигиена: (конечная оценка – среднее оценок 2-х слоёв)
3. полностью моющаяся
2. на половину моющаяся
1. не моющаяся
3. не выделят вредных веществ
2. кол-во выделяемых веществ не превышает норму
1. кол-во выделяемых веществ превышает норму
Новизна:
3. Полностью новое решение
2. необычное использование стандартных материалов
1. обычное применение стандартных материалов
2. Технические данные проектоного решения
1. Стена:
Сопротивление теплопередаче R:
λ(дерево) = 0,13 [W/m2K]; σ=48 N/mm2
λ(резина) = 0,15 [W/m2K];
λ(прессованная бумага) = 0,04 [W/m2K];
γ(дерево) = 600 [kg/m3]; γ(резина) = 1500 [kg/m3]; γ(бумага) = 400 [kg/m3];
Rt = d/λ =0,1/0,13+0,1/0,15+0,1/0,04=3.9 [m2K /W];
(не учитывая «мостики холода» и возможных особенностей конструкции)
Срок эксплуатации: 10 лет
Прочность. K=4,8/0,62= 13,3
Пожаростойкость: R45
Шумоизоляция(при частоте; f=1kHz): R = 20 log P f - 47,5 db; R=51,4dB
Гигиена: 2 балла. Не моющаяся и не выделяет вредных веществ.
Новизна: 2 бала. Необычное использование стандартных материалов
2. Стена
Сопротивление теплопередаче R:
λ(силикатный кирпич) = 0,81 [W/m2K]; σ=12 N/mm2
λ(опилки) = 0,065 [W/m2K];
γ(силикатный кирпич) = 1800 [kg/m3]; γ(опилки) = 500 [kg/m3];
Rt = d/λ =0,15/0,81+0,05/0,065=0,95 [m2K /W];
(не учитывая «мостики холода» и возможных особенностей конструкции)
Срок эксплуатации: 10 лет
Прочность. K=12/1,82= 3,7
Пожаростойкость: R60
Шумоизоляция(при частоте; f=1kHz): R = 20 log К f - 47,5 db; R=45,4dB
Гигиена: 2 балла. Не моется и не выделяет вредных веществ.
Новизна: 2 бала. Необычное использование стандартных материалов
3. Стена
Сопротивление теплопередаче R:
λ(сталь) = 52 [W/m2K]; σ=235 N/mm2
λ(песок) = 0.33 (0% влажности) [W/m2K];
λ(прессованные соломенные плиты) = 0,07 [W/m2K];
γ(сталь) = 7600 [kg/m3]; γ(песок) = 1500 [kg/m3]; γ(соломенные плиты) = 200 [kg/m3];
Rt = d/λ =0,04/52+0,1/0,33+0,06/0,07=1.2
(не учитывая «мостики холода» и возможных особенностей конструкции)
Срок эксплуатации: 10 лет
Прочность. K=235/7,62= 4,1
Пожаростойкость: R90
Шумоизоляция(при частоте; f=1kHz): R = 20 log К f - 47,5 db; R=57,2dB
Гигиена: 2,5 балла. Полностью моется и не выделяет вредных веществ выше нормы.
Новизна: 2 бала. . необычное использование стандартных материалов
Sobivusmaatriks
 
1
2
3
4
5
6
7
summa
1
 
2
2
2
2
2
2
12
2
0,5
 
0,5
1
1
1
2
6
3
0,5
2
 
2
2
2
2
10,5
4
0,5
1
0,5
 
1
1
1
5
5
0,5
1
0,5
1
 
2
1
6
6
0,5
1
0,5
1
0,5
 
1
4,5
7
0,5
0,5
0,5
1
1
1
 
4,5
kokku
48,5
№
свойство
показатель
Вес цели
I
II
III
I
II
III
1
прочность
K=7
12
13,3
3,7
4,1
22,8
6,3
7
2
огнестойкость
RE=60
6
45
60
90
4,5
6
9
3
теплоизоляция
Rt= 4
m²k/W
10,5
3,9
0,95
1,2
10,2
2,5
3,2
4
Срок экспулатации
10 лет
5
10
10
10
5
5
5
5
шумоизоляция
R=45db
6
51,4
45,4
57,2
6,9
6,1
7,6
6
Гигиена
3
4,5
2
2
2,5
3
3
3,8
7
Новизна
3
4,5
2
2
2
3
3
3
55,4
31,9
35,6
Вывод:
Каждая из стены имеет по 4 недостатка, но у каждой в разных областях. Т.к. наша постройка является временной и прочность не играет большой роли, можно сказать что все 3 стены подходят нашему проекту. С точки зрения теплоизоляции лучшим вариантом будет стена под номером 1, так же её шумоизоляция занимает 2 место среди 3 стен. 2 эти параметра являются самыми важными для строения, поэтому я выбрал вариант номер 1. 2 вариант стены совсем не подходит по теплоизоляции, поэтому его можно не рассматривать. Исходя из техноэкономического сравнения 1 и 3 варианта, мы так же предпочтём 1 вариант, т.к. используемые в нём материалы дешевле и требуют меньших усилий на постройку. Поэтому гарантированный успех будет у стены под номером 1.
Lisa 1
Классификация идей для стены.
По виду материала
По функциям
По внешнему виду

• Стены из пластмассы(из твёрдой и мягкой)
  
• Стены из старых зеркал
  
• Стены из мягких материалов (текстиль и т.п.)
  
• Стены из сена и др. растений
  
• Стены из пластилина
  
• Стены из бутылок и др. твёрдых Пищевых отходов
  
• Стены из отходов строительного производства (опилки, битый кирпич, дробленый бетон и т.п.)
  

• Сладкие стены
  
• Стены, фильтрующие воздух
  
• Стены – «трансформеры»
  
• Самомоющиеся стены
  
• Защищающие от излучений
  
• Стены с изменяющимся цветом
  
• Стены с приятным запахом
  
• Стены, пропускающие свет
  

• Свтеящиеся в темноте
  
• Стены как полотно для рисования
  
• Стены – светофоры и другие дорожные знаки
  
• Стены - хранилища