Организация строительства в условиях крайнего севера

Вечная мерзлота, низкие температуры, магнитные бури, сильные ветры и метели, плотные туманы, полярная ночь — какие из этих факторов больше всего влияют на процесс возведения зданий и сооружений?

• Также, чтобы снизить потребление энергии в северных регионах, необходимы современные решения для теплоизоляции фасадов и кровель. Для нежилых зданий отличным решением стали стеновые и кровельные сэндвич-панели. Они подходят для всесезонного монтажа, а благодаря малому весу их доставка в отдаленные районы Сибири и Дальнего Востока многократно дешевле, чем традиционных строительных материалов.

Также в условиях севера и вечномерзлых грунтов следует учитывать, что продолжительность зимнего периода 200-305 суток, с низкими отрицательными температурами; сильные ветры и снег.

Таким образом при планировке необходимо учитывать защиту от снегопереноса и снежных заносов при метелях и поземках. К числу основных мер по защите от снегопереноса и снежных заносов относят: использование естественных препятствий, таких как рельеф или растительность, задерживающих снеговетровые потоки; специальные приемы взаимного расположения зданий и сооружений на территории предприятия. Используя разнообразные приемы, можно добиться ветрорегулирования аэродинамическими группами зданий. Так, в одних случаях устраивают снегозащитный фронт из зданий, расположенных с наветренной стороны, в других, наоборот, организуют сквозное проветривание с выносом снега за пределы производственной зоны, придание зданиям и сооружениям обтекаемой формы, устройство на них аэродинамических приспособлений, перекрытие на зиму или на период метелей разрывов между зданиями временными конструкциями; устройство продуваемого подполья, устройство утепленных галерей-переходов между основными производственными и административно-бытовыми зданиями.

Онлайн-конференция, посвященная проектированию и строительству жилья в условиях Крайнего Севера

Объемно-планировочные решения зданий. В северной строительно-климатической зоне рекомендуется проектировать здания простой прямоугольной формы в плане, без перепада высот. В тех случаях, когда перепад высот необходим по технологическим или технико-экономическим соображениям, его стремятся расположить с наветренной стороны или вдоль направления господствующих ветров. Фасады зданий следует проектировать без ниш, поясков и других элементов, задерживающих атмосферные осадки.

Эвакуационные выходы из зданий, как правило, размещают в стенах, расположенных параллельно направлению преобладающих ветров (по розе ветров зимнего периода). На входах в отапливаемые здания предусматривают двойные тамбуры с тремя дверями. Внутренний тамбур делают отапливаемым.

Помещения с мокрым влажностным режимом не рекомендуется размещать у наружных стен зданий и, наоборот, помещения, в которых расположены производства со значительными выделениями тепла, а также вредных выбросов (пыли, дыма, газа и копоти) — у наружной стены с подветренной стороны.

Технологии строительства энергоэффективных зданий и сооружений в условиях крайнего севера

Ворота и технологические проемы в наружных стенах отапливаемых зданий оборудуют воздушнотепловыми завесами, а в зданиях с влажным или мокрым влажностным режимом — дополнительно и тамбурами.

Особое внимание уделяют покрытиям зданий. Предпочтение отдают плоским и односкатным крышам. При многоскатных крышах их располагают вдоль доминирующих зимних ветров, а при односкатных уклон ориентируют в наветренную сторону. В большинстве случаев водоотвод с покрытий предусматривают неорганизованный наружный.

Также в строительстве используют материалы с особыми характеристиками, способные выдерживать температурный режим крайнего Севера и Заполярья. Даже прочный, на первый взгляд, металл, если он не обладает указанными параметрами, станет хрупким и просто раскрошится. Поэтому применять надо только такое сырье, которое гарантировано выдерживает низкие температуры, характерные для региона.

Очень важно уделять внимание микроклимату помещений. Эксплуатационные качества зданий определяются не только их размерами, конструкциями, качеством отделки и т.д. Важным фактором является защищенность от внешних воздействий, таких как холод, атмосферные осадки, шум.

В зависимости от назначения помещения должны иметь определенную температуру и влажность внутреннего воздуха, подвергаться необходимое время воздействию прямых солнечных лучей, иметь достаточную освещенность, благоприятную акустическую среду, а так же температура на внутренней поверхности стен должна быть не ниже температуры точки росы. Правильный учет этих факторов обеспечивает такое состояние искусственной среды жизнедеятельности, которое воспринимается человеком как комфортное. Долговечность зданий так же зависит от правильного учета физики процессов, происходящих в ограждениях при передаче тепла и влаги.

При строительстве в условиях сурового климата особенные требования предъявляются к теплозащитным свойствам ограждающих конструкций. Необходимо создать целостный, непрерывный тепловой контур здания, подобрав достаточную толщину утеплителя для всех. «Мостики холода» вызывают точечное охлаждение поверхностей, и в результате в таких местах может образоваться конденсат, а впоследствии грибок и плесень. Немаловажное влияние на температурно-влажностный режим помещения оказывают теплозащитные характеристики окон, ведь общие теплопотери через светопрозрачные ограждающие конструкции сопоставимы с теплопотерями через стены, хотя площадь окон в структуре тепловой оболочки здания гораздо меньше площади стен. Для северных широт соответствуют оконные конструкции с пятью и более камерами профиля и створок и с двухкамерными стеклопакетами, имеющими низко-эмиссионные стекла, и камеры которого заполнены аргоном.

Высокие скорости ветров в северных районах требуют специальной защиты ограждающих конструкций от продуваемости. Необходим расчет распределения температур по толще ограждающих конструкций, в особенности на внутренней поверхности, с учетом воздухопроницаемости.

Низкое солнцестояние в северных районах и продолжительная полярная ночь отрицательно влияют на суммарную солнечную радиацию. Недостаточная солнечная радиация районов, расположенных севернее 69º с.ш., требует разработки определенных объемно-планировочных решений, направленных на максимальное использование солнечного облучения, концентрацию солнечной энергии с помощью архитектурно-конструктивных элементов и технических средств. Расположения окон должно быть со стороны максимального поступления солнечной радиации. Недостаток инфракрасной, видимой и ультрафиолетовой части солнечной радиации отрицательно влияет на самочувствие человека и приводит к ослаблению иммунитета.

На основании результатов анализа природно-климатических условий территории Крайнего Севера выявлено, что сборно-разборные и мобильные конструкций являются хорошим решением для строительства зданий. Компания «ЗМК-Сибирь» изготавливает на собственном производстве и поставляет каркасные и мобильные здания для районов Крайнего Севера. Они позволяют обеспечить высокую скорость монтажа и избежать значительного количества технологических процессов в условиях строительной площадки, что особенно актуально в условиях северных регионов. Также такие здания имеют все необходимые характеристики, обеспечивающие комфортную среду для работы и проживания.

Источник zmk55.ru

Особенности условий строительства зданий и сооружений на территории Крайнего Севера

Вешняков, Д. И. Особенности условий строительства зданий и сооружений на территории Крайнего Севера / Д. И. Вешняков. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2022. — № 12 (407). — С. 36-37. — URL: https://moluch.ru/archive/407/89676/ (дата обращения: 05.10.2022).

В статье исследуются особенности условий Крайнего Севера как места для возведения зданий и сооружений различного назначения, а также рассматриваются наиболее адаптированные технологии строительства на данной территории.

Ключевые слова: Крайний Север, условия строительства в северных широтах, модульные и трансформируемые здания.

Границы территорий Крайнего Севера на нашей планете весьма условны, каждое государство определяет их по собственным нормативным документам и географическому расположению. В большинстве своём они находятся к северу от 60° северной широты. К объектам Крайнего Севера зарубежных стран можно отнести Аляску, северные территории Канады, остров Гренландия, страны Скандинавии, а также небольшие острова, находящиеся на территории Северного Ледовитого океана [1].

В соответствии с законодательством Российской Федерации [2] острова Северного Ледовитого океана, Охотского и Берингова морей, а также территории более 10 субъектов РФ включены в перечень районов Крайнего Севера. В совокупности общая установленная территория северных районов составляет более 50 % от всей площади страны, где находятся такие природные зоны, как арктические пустыни, тундры, лесотундры и северные территории тайги. На сегодняшний день менее 10 % россиян проживают на данной территории.

Малая плотность населения на текущий момент свидетельствует о суровых и сложных условиях проживания. Зима может продолжаться около полугода. Средняя годовая температура находится в отрицательных пределах от -1 до -5 °С. Температура зимой может опускаться ниже -45 °С, а в летнее время находится в пределах от +5 до +15 °С. Почво-грунты и горные породы большую часть года находятся в постоянном мерзлом состоянии, только летом они могут оттаивать на небольшую глубину, составляющую 1–3 м. Отсутствие высокой растительности способствует увеличению ветровой нагрузки [3,4].

Не смотря на сложные климатические условия территории самых северных районов РФ они являются наиболее приоритетными и ключевыми в освоении. В недрах этой земли находится огромное количество полезных ископаемых: нефть, уголь, газ, драгоценные, цветные, черные металлы, алмазы и др. Еще с начала прошлого столетия СССР активно стремился осваивать и разрабатывать месторождения различных ископаемых.

Для разведки, исследований и эксплуатации новых территорий необходимо возвести различные объекты инфраструктуры: здания постоянного и временного пребывания людей, электрические подстанции, систему дорог, склады, производственные сооружения, здания социального назначения и пр. В условиях Крайнего Севера строители сталкиваются со следующим рядом проблем:

1. высокие снеговые и ветровые нагрузки;
2. длительный период низких отрицательных температур;
3. отсутствие естественного освещения в случае полярной ночи;
4. необходимость в тщательных геологических изысканиях мерзлых грунтов, и анализ явлений в цикле их оттаивания и замерзания (термокарсты, морозное пучение, морозобойные трещины и др. [3]);
5. значительная удаленность от материально-технических баз;
6. ограничение в используемой энергии и необходимость автономного существования;
7. соседство с представителями дикой природы (хищные животные, птицы и др.).

Одна из сложнейших задач инженеров-строителей на территории Крайнего Севера — это устройство фундаментов зданий и сооружений на вечномерзлых грунтах. В данный момент существуют 2 подхода строительства таких подземных конструкций [5]:

1 подход — сохранение мерзлого грунта в основании здания в течение всего периода строительно-монтажных работ и последующая эксплуатация без допущения его оттаивания;

2 подход — возможность оттаивания грунта в течение строительства и эксплуатации на определенную величину, вычисленную по специальным расчетам.

Наиболее целесообразно применять 1 подход при устройстве фундаментов, так как в мерзлом состоянии грунт имеет более высокую несущую способность. Для реализации данного метода на практике применяют следующие решения:

1. возведение зданий на подсыпках;
2. сооружение круглогодично холодных подполий или первых этажей многоэтажного здания;
3. искусственное понижение температуры грунтов с помощью холодильных установок;
4. установка теплоизоляционного материала под нижним перекрытием отапливаемого здания.

Исходя из геологических условий чаще всего в качестве фундамента проектировщики выбирают сваи различного типа устройства: буроопускные, бурозабивные, бурообсадные (сваи-оболочки) и винтовые.

Традиционные технологии возведения зданий и сооружений из монолитного железобетона, кирпича и блоков в меньшей степени подходят для строительства в северных широтах, так как являются очень трудоемкими, материало- и климатозависимыми производствами. Основным типом возведения зданий, который широко применяется, является сооружения каркасного типа из сборного железобетона или металлокаркаса. В качестве ограждающих конструкций используют облегченные утепленные сэндвич-панели.

Строительство на территории Крайнего Севера необходимо производить в минимально короткие сроки, которые возможны без потери качества, надежности, прочности и долговечности возводимых конструкций. Современные быстровозводимые технологии возведения зданий и сооружений наиболее адаптированы к таким условиям. К наиболее прогрессивным направлениям быстрого возведения зданий относят модульное строительство и возведение трансформируемых зданий и сооружений.

Достоинства модульных и трансформируемых зданий:

1. повышенная заводская готовность конструкций (предустановлены системы жизнеобеспечения: водоснабжение, водоотведение, электросети, отопление, кондиционирование и др.);
2. минимальные сроки монтажа и общего времени СМР;
3. удобство транспортировки;
4. малый удельный вес отправных конструкций;
5. трудоемкость работ значительно меньше, чем при традиционных технологиях;
6. возможность строительства и эксплуатация в любых климатических условиях;
7. разнообразие конфигураций, планировок, отделки, технического оснащения и др.

В заключение необходимо отметить, что сложные природно-климатические, территориальные и другие условия строительства требуют особого подхода к строительству зданий и сооружений. Активная разработка и внедрение энергоэффективных конструкций модульных и трансформируемых зданий позволит создать комфортные и безопасные условия труда и проживания для исследователей, рабочих и обычных жителей городов Крайнего Севера.

1. Кулигина, Е. С. Общие сведения о строительстве на зарубежном Крайнем Севере / Е. С. Кулигина // Молодой ученый. — 2016. — № 21(125). — С. 161–163.
2. Постановление Правительства Российской Федерации от 16.11.2021 № 1946 «Об утверждении перечня районов Крайнего Севера и местностей, приравненных к районам Крайнего Севера, в целях предоставления государственных гарантий и компенсаций для лиц, работающих и проживающих в этих районах и местностях, признании утратившими силу некоторых актов Правительства Российской Федерации и признании не действующими на территории Российской Федерации некоторых актов Совета Министров СССР» // Собрание законодательства РФ. — 22.11.2021. — № 47. — Ст. 7853.
3. Барышников, А. А. Специфика возведения зданий и сооружений в районах Крайнего Севера и приравненных к ним территориях / А. А. Барышников // Традиции и инновации в строительстве и архитектуре. Cтроительство / Самарский государственный архитектурно-строительный университет. — Самара: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Самарский государственный архитектурно-строительный университет», 2016. — С. 281–283.
4. Овсянников С. И., Родионов А. С. Обоснование эффективных строений для Крайнего Севера // Вестник науки и образования Северо-Запада России, 2017. т. 3, № 1. с. 107–114.
5. Особенности строительства в условиях экстремального северного климата. — Текст: электронный // Яндекс Дзен: [сайт]. — URL: https://zen.yandex.ru/media/id/5cfbd119388e2100af05f356/osobennosti-stroitelstva-v-usloviiah-ekstremalnogo-severnogo-klimata 5d0031368a181a00ad207f7f (дата обращения: 21.03.2022).

Основные термины (генерируются автоматически): Крайний Север, сооружение, возведение зданий, здание, конструкция, мерзлое состояние, Северный Ледовитый океан, территория, условие строительства.

Источник moluch.ru

Строительство в условиях Крайнего Севера: перспективно, но тяжело. Есть ли выход?

Несмотря на технический прогресс, большая часть территорий севера России еще не освоена. И не удивительно: тяжелые условия вечной мерзлоты — короткий световой день, мерзлый грунт, снег и холода значительно осложняют проведение строительных работ.

Эксперты группы компаний «КС» и «ВММоторсервис» имеют опыт проектирования в условиях Крайнего Севера и сегодня расскажут о нюансах своего ремесла на мерзлых грунтах.

Особенности строительства на Крайнем Севере

Если в средних широтах поведение почвы прогнозируемо, то в условиях вечной мерзлоты грунт непредсказуем. С одной стороны, веками замерзшая почва — несущий прочный материал, с другой же — возведенный на подобной земле дом нагревает ее, из-за чего оттаивает суглинок и здание «плывет».

И такие случаи не редкость — до сих пор страдают постройки в Чите, некоторые участки БАМа, а в Канаде жителям пришлось покинуть два небольших города: капризы климата буквально вывернули из грунта все строения.

Поэтому до закладки фундамента обязательно должны производиться инженерно-геокриологические изыскания, чтобы как можно точнее спрогнозировать поведение почвы на конкретном участке.

Строительство в районах Крайнего Севера осуществляется по двум принципам. Первый из них — сохранить мерзлый грунт в основании дома и поддерживать состояние во время строительства и использования здания.

Согласно второму, мерзлый грунт, наоборот, оттаивают, а вода удаляется с помощью специальной техники, на подготовленном участке начинается строительство.

На практике чаще всего выбирается первый принцип. Чтобы сохранить мерзлую почву, прибегают к следующим мероприятиям:

• У сооружений шириной до 10 м по всему периметру проводят теплоизоляцию, а фундамент воздвигают на насыпях. Таким образом, грунт обдувает по бокам, что позволяет сохранять температуру окружающей среды.
• Устраивают холодные подполья, где круглый год поддерживается минусовые показатели. В этом случае первый этаж приподнят над грунтом. По характеру подполья делятся на невентилируемые, вентилируемые круглый год и вентилируемые только летом.
• Подполья иногда заменяют холодным первым этажом — с одинарными стеклами и теплопроводными стенами.
• В качестве вспомогательных средств охлаждения используют холодильные камеры, саморегулирующиеся колонки и т. д.
• Предусматривает размещение теплоизоляционных материалов под полом первого этажа.

Помимо подготовки грунта к строительству и закладки фундамента, есть также ряд тонкостей, которые позволяют улучшить непростые климатические условия: возведение домов на сваях, расположение кварталов с узкими улицами, замкнутыми контурами и минимумом площадей — чтобы снизить скорость ветра.

Оттаивание грунтов

Согласно второму принципу строительства, перед закладкой фундамента (или во время постройки) грунт оттаивают. Этот вариант выбирают, если земля не пучинистая и не просадочная, при изменении температурных условий ее деформация не критична. Также важно, чтобы возводимое здание имело малочувствительную конструкцию, устойчивую к просадке фундамента.

Бетонирование в таком случае производится непрерывно: важно уложить свежий слой смеси до того, как температура предыдущего окажется ниже расчетной цифры.

Результат достигается благодаря использованию одного из методов:

• Технология «термос» — смесь сохраняет тепло, которое образуется из-за реакции цемента с водой.
• Нагревание после укладки с помощью специальной техники.
• Использование химических добавок, замедляющих остывание воды и ускоряющих затвердевание цемента.

При применении принципа оттаивания почвы сооружения возводят на монолитных и сборно-монолитных ленточных фундаментах, свайных основаниях, а также фундаментах глубокого заложения.

Использование водоотведения

Одна из особенностей строительства в условиях Крайнего Севера — водоотведение талой воды с участка. В основном используется в южной зоне вечной мерзлоты для ликвидации жидкости с верхних слоев почвы.

Водоотведение производится следующими способами:

1. Для гравийно-галечных или песчаных грунтов применяют игловое гидрооттаивание с виброуплотнением.
2. Для суглинков используют электрическое оттаивание и уплотнение с водопонижением иглофильтрами и электроосмосом.

В первом случае иглы на равном расстоянии друг от друга погружают в грунт с одновременной подачей по ним воды. Таким образом, вокруг вертикальной иглы образуется кольцо талого грунта. С подачей воды диаметр кольца расширяется. Мероприятие продолжается до тех пор, пока соседние кольца не сомкнутся.

Получить бесплатную консультацию

Талый участок дренируют несколько суток, откачивая воду специальными установками и собирая ее в зумпфы.

Подобные работы проводятся при температуре не ниже -15С.

Источник borey-stroy.ru