Условия Крайнего Севера
Считается, что освоение Крайнего Севера началось в XIX веке и продолжается по сей день. В этой связи в северных ледовых пустынях возводятся целые города.
Вечная мерзлота является природным феноменом Северного полушария планеты, где сосредоточена большая часть суши.
Австралия – единственный материк, на котором нет вечной мерзлоты.
Даже Африканский континент предполагает наличие вечной мерзлоты, которая присутствует на вершинах высочайших горных массивов. Данное явление для России носит глобальный характер, причем в мире нет иной державы, так же активно хозяйствующей в зоне вечномерзлых грунтов (примерно 63 процента территории нашей страны приходится на районы с вечномерзлыми грунтами).
Методы возведения зданий
Строительные работы в районах вечномерзлых грунтов проводить довольно тяжело – промерзлые грунты с рыхлой структурой имеют свойство оттаивать при действии тепловых потоков от зданий, построенных на них. Это приводит к потере несущей способности всей конструкции. Основные аспекты строительства на вечномерзлых грунтах берут свое начало из основополагающих законов физики. Здесь внимание уделяется сохранению температуры грунта основания, а также методам устройства фундаментов. В современных условиях строительство зданий и сооружений в условиях вечной мерзлоты сопровождается использованием последних достижений в технике и производстве строительных материалов. Исходя из специфики данных грунтов выделяют два метода строительства:
- на мерзлых грунтах;
- на грунтах в оттаивающем и оттаявшем состоянии.
При возведении зданий по первому методу основной задачей является сохранение естественной температуры грунтов основания и контроль за сохранением грунтов в их первоначальном состоянии. Для этого в зданиях и сооружениях предусматривают холодное подполье либо делают весь первый этаж неотапливаемым. Устанавливаются охлаждающие камеры в основании пола, а также различные теплоизоляционные слои под всей конструкцией.
Рисунок 1. Особенности фундаментов. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
В случаях, когда зимний воздух не в состоянии поддерживать нулевую температуру грунта, а оттаивание неизбежно приведет к материальным затратам, используют методы искусственного охлаждения грунтов основания. Для этого используются специальные морозильные камеры (охлаждающие установки).
Вторым методом является применение в качестве основания грунтов в оттаявшем или оттаивающем состоянии. Надо сказать, что постепенное оттаивание грунта основания в процессе эксплуатации или строительства здания допускается до тех пор, пока деформация оттаивающего основания не превысит предельно допустимого значения. В противном случае принимается предварительное искусственное оттаивание вечномерзлого грунта до возведения на нем здания или сооружения. Нередко такой грунт приходится параллельно уплотнять и усиливать. Процесс уплотнения грунтов в оттаявшей зоне способствует значительному снижению деформаций основания в процессе строительства и эксплуатации здания. Практикуется также метод замены вечномерзлых грунтов талыми песчаными или крупнообломочными грунтами.
При строительстве промышленных зданий в условиях Крайнего Севера и вечномерзлых грунтов обычно делается упор на многоэтажные здания блокированного типа с упрощенными объемно-планировочными решениями. Такие здания могут иметь небольшую площадь застройки, что значительно сокращает размеры фундаментов. В этой связи значительно уменьшается длина инженерных коммуникаций, что способствует сохранению первоначального состояния грунта и положительно влияет на эксплуатационные условия. При проектировании зданий и сооружений выше пяти этажей применяется жесткая конструктивная схема, а в малоэтажном строительстве рекомендуется использовать укрупненную сетку колонн.
В сооружениях на вечномерзлых грунтах не рекомендуется делать подвалы или устраивать этажи на нулевой отметке. При строительстве по второму методу высота всех помещений и проемов рассчитывается с запасом, это делается для учета возможной дополнительной осадки всего здания.
Учитывая все негативные факторы, с которыми можно столкнуться в процессе строительства в районах севера, можно сделать вывод, что наилучшей технологией для строительства зданий и сооружений в таких условиях является строительство из готовых модулей.
Основным достоинством таких сооружений будет являться то, что модульные конструкции возводятся гораздо быстрее каких-либо других. При этом следует отметить и низкую трудоемкость процесса возведения таких сооружений, что значительно снижает стоимость работ. Не стоит забывать также и о доставке, а также массе строительных материалов, ведь чем меньший вес имеет готовая конструкция, тем проще ее доставлять.
Рисунок 2. Панельное здание. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
На фоне остальных характеристик не столь важным является внешний вид зданий, возводимых на вечномерзлых грунтах. Однако архитектурная составляющая имеет место быть даже при проектировании в районах вечной мерзлоты, иногда определенные архитектурные решения носят практический характер. Отсутствие ниш и выступающих частей фасадов здания крайне нежелательны, цветовое решение может быть различным. Однако, преобладанию ярких цветов фасадов всё же отдается предпочтение, поскольку благодаря яркой расцветке можно подчеркнуть ориентиры в пространстве.
Внутренний климат
В Норвегии существует пример здания с искусственным микроклиматом внутри. Снаружи дом накрыт геодезическим куполом, а трехэтажный каркас здания выполнен из глины и соломы. Данное решение позволило значительно повысить температуру под стеклянным колпаком, что и дало возможность выращивать растения перед домом в любое время года.
При проектировании зданий и сооружений в условиях Крайнего севера необходимо учитывать особенности расположения зеленых территорий, поскольку им в данном случае отводится важная роль ветро- и снегозащиты. Зеленые насаждения служат природным барьером и препятствием на пути движения холодного воздуха. Грамотное расположение зеленых зон может положительно влиять на защиту целого города и отдельных его территорий.
Мозаичное размещение зеленых территорий с минимальным использованием открытых пространств получило наиболее широкое распространение. Растения в данном случае создают иллюзию интенсивного озеленения города за счет размещения участков зеленых насаждений.
