18. Проектирование и архитектурно-конструктивные приемы формирование застройки в условиях Крайнего Севера.

СМОТРИ ЛЕКЦИИ!!! Протаивание Мерзлота = скала.

Вечномерзлые грунты могут быть различны: твердомерзлые, сыпучемерзлые, пластично-мерзлые. На твердомерзлых грунтах возводят объекты без учета мерзлого состояния грунтов. В зависимости от природных условий и особенностей объекта используют два способа возведения объектов:

1. грунты основания используются в мерзлом состоянии в течение всего срока эксплуатации;

2. грунты основания используются в оттаивающем и оттаявшем состоянии.

При проектирование по первому способу для сохранения грунтов основания в мерзлом состоянии и обеспечения их расчетного теплового режима, предусматривают холодное подполье (вентилируемого в течение всего года) или холодный весь первый этаж, охлаждающие каналы или трубы в основании пола, теплоизолирующие слои под постройкой.

Холодное подполье принимают не менее 1 м, на отдельных участках, например на лестничных клетках высоту допускается снижать до 0,3 м. Холодные подполья делятся на  открытые и закрытые. Открытые вентилируются через зазор между фундаментной балкой и поверхностью грунта. Закрытые – через продухи в цоколе или вытяжные трубы. Боковые ограждения закрытого подполья монтируются из навесных ж/б плит.

Холодный первый этаж, температура в котором не должна быть ниже 0^о. В летний период в неотапливаемых помещениях положительная температура и происходит сезонное оттаивание грунта. Фундаменты закладывают ниже этого сезонного возможного промерзания. Зимой тепло, поступающего через перекрытия второго этажа и из промерзающего слоя грунта, отводится через стены и окна неотапливаемого здания.

Охлаждающие каналы и трубы объединяют коллекторами, по которым зимой  попадает в систему   и отводится холодный наружный воздух. В период положительных температур охлаждающую систему закрывают. В зимнее время подсыпка, оттаявшая летом от поступающего из помещения тепла, промерзает под влиянием холодного воздуха, проходящего по трубам. Трубы принимают диаметром 0,2-0,4 м. рекомендуется трубы укладывать параллельно короткой стороне здания. Количество,  расстояние между трубами и глубину заложения в подполье определяют расчетом. В зависимости от осадки грунтов естественного сезоннооттаивающего слоя можно допускать оттаивание в летнее время только грунтов подсыпки или частичное оттаивание грунтов сезоннооттаивающего слоя.

Когда охлаждающий зимний наружный воздух не обеспечивает сохранность грунтов основания в мерзлом состоянии, а допускать оттаивание не экономично, предусматривают искусственное охлаждение грунтов основания с помощью специальных охлаждающих установок.

Термоизолирующие насыпи из крупнообломочных и песчаных грунтов, шлаков, горелых пород и т.п. Толщину насыпи определяют расчетом.

 

Проектирование по второму принципу, когда в качестве основания используют грунты в оттаивающем и оттаянном состоянии. Постепенное оттаивание вечномерзлых грунтов в процессе строительства и эксплуатации допускается, когда деформации оттаивающего основания не превышают предельных значений. В противном случае принимается предварительное искусственное оттаивание вечномерзлого грунта (в случае необходимости с уплотнением или закреплением его) до возведения зданий; при этом грунты в оттаявшей зоне частично уплотняются и величина деформация основания во время строительства значительно уменьшается. Можно использовать метод замены льдонасыщенных грунтов талыми песчаными или крупнообломочными грунтами.

Объемно-планировочные решения зданий.

При проектирование промышленных зданий в северных районах предпочтение отдается многоэтажным зданиям сблокированного типа с наиболее простым объемно-планировочным решением. Такие здания имеют меньшую площадь застройки, позволяя сокращать количество фундаментов и протяженность коммуникаций, облегчая сохранение грунта в мерзлом состоянии и улучшая условия эксплуатации. Многоэтажные здания целесообразны при жесткой конструктивной схеме. Одноэтажные здания рекомендуют с укрупненной сеткой колонн.

В зданиях, проектируемых по 1 принципу строительства, не рекомендуют устраивать подвалы и цокольные этажи, подземные каналы и галереи. При строительстве по 2 принципу высоты помещений, проемы  назначают с запасом, учитывая  величину возможной осадки.

Покрытия должны иметь простой профиль, без выступающих и западающих участков, которые могут вызвать завихрения снеговетровых потоков и отложение снега. Многоскатные здания располагают вдоль доминирующих зимних ветров. Водоотвод обычно неорганизованный наружный.

Входа в отапливаемые здания оборудуют двойными тамбурами, въезды – тепловыми воздушными завесами и шлюзами-тамбурами.

Фасады не должны иметь ниш, поясков и других элементов, задерживающих снег и влагу.

Конструктивные решения зданий. Конструкции рекомендуют сборные с минимальными построечными затратами.

При строительстве по 1 принципу проектируют без учета осадочных деформация.

По второму принципу возможны два случая: деформации в оттаивающим и оттаявшем состоянии не превышают предельных величин; деформации основания могут превышать предельные значения. В первом случае конструктивную схему зданий выбирают без учета особенностей строительства в северных районах, во втором приспосабливают конструкцию зданий к восприятию повышенных деформация и обеспечивают устойчивость, прочность и эксплуатационную надежность зданий. Для этого применяют:

• жесткую конструктивную схему, при которой конструкции зданий не могут иметь взаимных перемещений (многоэтажные, одноэтажные с пролетами до 12 м);

• податливую конструктивную схему, при которой возможно взаимное перемещение шарнирно связанных между собой конструкций без нарушения их устойчивости и прочности, эксплуатационной пригодности (одноэтажные пролетом более 12 м).

Здания, возводимые по 2 принципу, проектируются с осадочными швами.

Основными типами фундаментов являются свайные и сборные столбчатые – для 1 принципа возведения;  ленточные, сплошные плитные и столбчатые, сваи-стойки – для 2 принципа.

Ограждающие конструкции стен и покрытия рекомендуют облегченные панели.

19.Регулирование городского климата. Факторы взаимовлияния застройки и среды по нагрузкам и воздействиям. Раскрыть определения и привести примеры влияния на застройку средообусловленных факторов и природообусловленных факторов.

Скорость ветрозастройки и регулирование солнечного освещения.

Воздействие на здание ветропотока. Воздействие температуры (тепловое загрязнение).

Средообусл. Ф-ры – эо факторы, которые формируются на основе физио-техн. Параметров среды, созданных человеком (антропогенных) воздействий. (москва-сити сдувает людей >:D )

Природоусл ф-ры – природные стихии + климат. (мы облучаемся гранитом :D)

Большое влияние на организацию планировочной структуры города, систему застройки, ориентацию зданий, характер озеленения, а также на экологическую обстановку на территории города оказывают климатические условия. Климат – это статистический многолетний режим погоды, одна из основных географических характеристик той или иной местности. Климат определяется поступлением солнечной радиации, процессами циркуляции воздушных масс, характером подстилающей поверхности.

Ведущими характеристиками климата являются: радиационный, температурный и ветровой режимы, влажность воздуха, показатели количества и качества осадков. Климатические параметры, которые применяются при планировке и застройке городских поселений, проектировании зданий и сооружений, приведены в СНиП 23-01-99 [35]. Они установлены на основе метеорологических данных многолетних наблюдений в городах стран СНГ. Дополнительные сведения о климатических условиях района строительства могут быть получены из справочной литературы, а также при проведении инженерно-гидрометеорологических изысканий для строительства.

Радиационный режим. Мощность потоков света и тепла, падающих на земную поверхность, зависит от географической широты местности и состояния атмосферы. В градостроительстве учитывают прямую и рассеянную солнечную радиацию. Прямая солнечная радиация – часть солнечной радиации, поступающей на поверхность в виде пучка параллельных лучей, исходящих непосредственно из видимого диска солнца. Рассеянная (диффузная) солнечная радиация – часть солнечной радиации, поступающей на поверхность со всего небосвода после рассеяния в атмосфере. Радиационный режим определяется поступающей от солнца суммарной солнечной радиацией. Данные о суммарной солнечной радиации (прямой и рассеянной) в МДж/м², падающей на горизонтальную и вертикальную поверхности, по месяцам года для различных широт приведены в СНиПе.

Температурный режим. Его оценка строится на основе анализа средней месячной и годовой температуры воздуха, вероятности различных градаций температуры воздуха в холодный и теплый периоды года.

Степень континентальности климата может быть выражена через годовую амплитуду колебаний А срднемесячных температур воздуха:

А = t_с.ж.м – t_с.х.м ,

где t_с.ж.м – среднемесячная температура наиболее жаркого месяца года, t_с.х.м - среднемесячная температура наиболее холодного месяца года.

Ветровой режим. Причиной перемещения воздуха является неодинаковый нагрев земной поверхности солнцем. Воздушные массы перемещаются в направлении от высокого давления к низкому. Чем больше разность давления, тем выше скорость ветра. Направление ветра определяется той частью горизонта, откуда он дует. В СНиПе приведены следующие показатели ветрового режима: преобладающее направление ветра за декабрь - февраль и июль - август, максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь и минимальная – за июль в м/с.

Многолетние показатели ветрового режима, характерного для данной местности, принято изображать так называемой «розой ветров». Применяют розы ветров по направлению ветра, по повторяемости направления ветров и по скорости ветра. По длительности периода года различают годовую, сезонную и месячную розу ветров. Для г. Омска характерна роза ветров юго-западного направления.

Влажность воздуха. Различают абсолютную и относительную влажность воздуха. Для характеристики абсолютной влажности пользуются величиной парциального давления водяного пара в воздухе, называемой упругостью водяного пара. Предельное значение упругости соответствует максимально возможному насыщению воздуха водяным паром. Чем выше температура, тем больше будет значение предельной упругости.

Относительная влажность воздуха j - это отношение упругости водяного пара е к его предельной упругости Е, соответствующей данной температуре: j = (е/Е)×100. Относительная влажность воздуха характеризует степень насыщения воздуха влагой и выражается в процентах. В СНиПе приводятся значения среднемесячной относительной влажности воздуха наиболее холодного и наиболее теплого месяцев. Там же приводится схематичная карта зон влажности для стран СНГ. Относительная влажность в г. Омске составляет 50…80%.

Атмосферные осадки – это вода в жидком и твердом состоянии, которую получает земная поверхность в виде дождя, снега, града. Осадки определяют миграцию и распространение различных веществ, в том числе загрязняющих. Они играют значительную роль в круговороте влаги. Среднее количество осадков за временной период определяется высотой слоя воды в мм, образовавшегося на горизонтальной поверхности земли от выпавшего дождя, мороси, обильной росы и тумана, растаявшего снега, града, снежной крупы. Данные о количестве осадков за ноябрь - март и апрель - октябрь в городах стран СНГ приведены в СНиПе.

Климатическое районирование основано на комплексном сочетании средней месячной температуры воздуха в январе и июле, средней скорости ветра за три зимних месяца, средней месячной относительной влажности воздуха в июле. На территории стран СНГ выделено четыре климатических района и шестнадцать подрайонов. Суровый климат – I климатический район (подрайоны IА, IБ, IВ, IГ, IД); умеренный климат – II и III климатические районы (подрайоны IIА, IIБ, IIВ, IIГ, IIIА, IIIБ, IIIВ); теплый климат – IV климатический район (подрайоны IVА, IVБ, IVВ, IVГ).

На основании особенностей климатических районов и подрайонов формируются основные градостроительные требования коррекции климатических условий при планировке и застройке населенных мест. Нормируются основные типологические признаки жилых и массовых общественных зданий – планировка домов, школ, детских садов и пр.

Крайне важную роль в строительстве зданий всегда играет климат. Дома, построенные без учёта климатического районирования, или будут очень дороги, или не смогут выстоять в суровых холодах. С целью стандартизировать технические требования для изготовления товаров или строительства помещений был введён ГОСТ 16350-80. 

Влияние природно-климатических факторов на проектирование жилья

Естественно - климатические факторы существенно влияют на архитектуру жилья, выбор строительных конструкций и материалов, на его функциональную и пространственную организацию.

 

К основным природно-климатическим условиям, которые влияют на проектирование жилья, относят:

 

1) Температурно-влажностный режим, он должен характеризоваться комфортной температурой(+16-18С) независимо от климатической зоны, и влажностью (наличие водяного пара в воздухе). Это требует защиты жилых помещений от перегрева на юге и переохлаждения на севере. Средства - сокращение площади наружных стен, увеличение ширины корпуса, предотвращения завышения площади оконных проемов;

 

2) Ветровой режим, характеризирует скорость и направление воздушных потоков в конкретной местности. Для проектирования используется «роза ветров» - изображение направления, повторяемости и интенсивности, преобладающих в данной местности ветров. Направление господствующего ветра определяется вдоль самого вектора от периферии к центру. На интенсивность воздухообмена в квартире влияет местоположение дома, распределение и размер оконных и дверных проемов на фасадах, размещение внутренних перегородок. Максимальный эффект достигается при размещении жилого дома перпендикулярно направлению господствующего ветра;

 

3) Инсоляция - прямое солнечное облучение помещений и территории. Учет ее показателей в процессе проектирования позволяет создать комфортные условия для проживания. Нормативные требования к инсоляции примерно 2-2,5 час. в день, однокомнатную квартиру ориентировать на север не желательно, в 2-3-комнатных квартирах допускается ориентация на север одной комнаты. Инсоляция зависит от ориентации помещений, от конфигурации жилых домов, от разрывов между ними и высоты;

 

4) Естественная освещенность помещений. Ее уровень зависит от внешней освещенности, площади световых проемов (окон), глубины жилых комнат и т.д.

 

5) Рельеф местности влияет на выбор приемов жилой застройки и в формообразование домов. На склонах местности в пределах 10-15° размещения жилого дома может быть за счет трансформации первого этажа. Если склон достигает 15-20°, для застройки таких территорий рекомендуются террасные жилые дома. Как правило, на крутых склонах, расположение зданий напрямую зависит от пластики рельефа.

Застройка этих территорий требует дополнительных инженерных мероприятий для подготовки и их оборудования. Неблагоприятными для жилой застройки являются северные склоны, так как на них затрудняется инсоляция помещений и территории.

 

Следует подчеркнуть, что освоение крутых склонов для застройки является очень актуальной задачей, поскольку большинство крупных городских поселений уже исчерпали свои территориальные резервы. При проектировании жилья наиболее эффективным является комплексный учет всех приведенных выше природно-климатических факторов.