Проект на тему"Спртивный 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 № 1

Физкультурно-спортивные объекты и их размеры	Состав и площади, , при количестве классов (чел.)
	Основная школа			Средняя школа
	1 класс в параллели	2 класса в параллели	3 класса в параллели	1 класс в параллели	2 класса в параллели	3 класса в параллели	Более 3 классов в параллели
	9 (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 http://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:

ü  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.

ü  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.

ü   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 http://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:

ü  основные архитектурно-строительные решения,

ü  решения по инженерным сетям,

ü  пояснительную записку,

ü  схему организации земельного участка,

ü  проект организации строительства,

ü  правоустанавливающие документы на участок.

ü  Для разработки проекта необходимо заказать инженерные изыскания участка: геодезические

ü   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.                  http://maps.rosreestr.ru

2.                  http://www.ruukki.ru

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.

Краткое описание документа:

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. С помощью математических и физических знаний было рассчитано место расположение спортивного зала на территории лицея, учитывая все нормы СаНПиН, противопожарной защиты.

На основе идей, предложенных школьниками (по результатам конкурса рисунков) и с учетом каркаса РУУКИ «Кондор» была разработана визуализация проектируемого здания в программе 3ds Max., а также просчитали стоимость нового споривного зала.