Особенности архитектурных форм в экстремальтных условиях

Мамырбеков Алишер Курметович

УДК…

«ОСОБЕННОСТИ ФОРМ АРХИТЕКТУРЫ В ЭКСТРИМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ»

Экстри́м (англ.  extreme — противоположный, обладающий высокой степенью, чрезмерный, особенный) — выдающиеся, экстраординарные действия, как правило связанные с опасностью для жизни.

Философия экстрима неоднозначна. Для многих она заключается в получении предельно острых ощущений, балансировании на грани жизни и смерти. Есть так же люди, для которых экстрим — это возможность постоянно поддерживать в себе обострённое чувство жизни. В ряде случаев занятие экстримом является проявлением аутоагрессии.

Возникновение и развитие человека происходило в определённой природной пространственной среде. Создание эстетичной пространственной среды, стильных и элегантных фасадов связано с главной задачей архитектуры: предоставление индивидууму доступного, уютного и безопасного жилья, мест приложения труда и отдыха. Города продолжают разрастаться и усложняться, люди преобразуют природу и оказываются под воздействием не только чисто природной среды, но и искусственно ими созданной. Современные городские территории не являются естественными экосистемами. Качество среды городов с экологической точки зрения обычно весьма невысоко. Экстремальными условиями считаются опасные условия окружающей среды, к которым организм не имеет должных средств защиты.

Пространство, форма, структура, освещённость и цвет по-прежнему имеют своё значение, но актуальны сегодня аспекты обеспечения безопасности и защиты. За этими параметрами начинается архитектура экстремальных условий, требующая специальных мероприятий и обеспечения особых требований, зачастую несовместимых с интеллектуальными, техническими и экономическими возможностями. Проблемы риска в архитектуре экстремальных условий и особых воздействий на территориях, в градостроительстве, строительстве и жилищно-коммунальном хозяйстве - составная часть проблемы безопасности населения, обеспечения его благосостояния, достойной жизни, уверенности в завтрашнем дне. Уверенности в безопасности как профилактической категории, упреждающей составляющей по формуле "Предупрежден - значит вооружен!".

Современное строительство часто осуществляется в сложных, а иногда в экстремальных инженерно - геологических и гидрогеологических условиях. В связи с этим приходиться решать сложные задачи при конструировании сооружений, укреплении грунтов оснований, создании различных противофильтрационных завес, экранов плотин, выполнения работ по водопонижению и водоотливу.

Прочность и плотность грунтов оснований гидротехнических сооружений - главные условия их устойчивости и предотвращения фильтрации под ними и в обход их. Основными видами цементационных работ оснований является устройство цементационных завес, площадной укрепительной и связующей цементации.

Одним из способов упрочнения песчаных и лессовых грунтов является силикатизация таких грунтов с помощью силиката натрия (жидкого стекла) в сочетании с растворами отвердителей. В результате химических реакций образуется гель кремниевой кислоты с помощью которого образуется прочный водонепроницаемый массив грунта.

Для глубинного закрепления малопроницаемых песчаных грунтов часто пользуются растворами полимеров, обладающие хорошей проникающей способностью и коррозионной устойчивостью в агрессивной среде.

Иногда используется электроосмотическое и электролитическое закрепление грунтов. В условиях высоких уровней стояния грунтовых вод, воздействия разрушающих природных факторов, для обеспечения долговечности и надежности работы ГТС, в процессе строительства приходится проводить работы по водопонижению и водоотливу и защите сооружений путем устройству гидроизоляции.К специальным видам строительных работ можно отнести также буровые, взрывные и свайные работы.

Закрепление грунтов заключается в усилении связей между их частицами способами цементации, битумизации, силикатизации, смолизации, воздействием электрического тока, обжигом и т. д. на глубину до 15 м. Для повышения несущей способности грунтов в основании фундаментов, а также для прекращения или уменьшения фильтрации воды под гидротехническими напорными сооружениями применяют цементацию. Сущность этого способа заключается в нагнетании в поры укрепляемого грунта цементного раствора, при отвердевании которого значительно увеличивается прочность и водонепроницаемость основания. Способ цементации применим для закрепления грунтов, размеры пор которых обеспечивают свободное проникание частиц цемента. Наибольший эффект получается при цементации крупнообломочных грунтов, крупных и средней крупности песков с коэффициентом фильтрации от 80 до 200 м/сут. Цементация трудноосуществима в мелких песках и совсем непригодна для укрепления илистых, супесчаных, суглинистых и глинистых грунтов. Трещиноватые скальные грунты можно цементировать только при ширине трещин в них более 0,1 мм. Для цементации применяют цементные или цементно-песчаные растворы состава от 1:1 до 1:3. Раствор нагнетают под давлением 0,3—1 МПа растворонасосами или пневмонагнетателями через предварительно заглубленные трубки-инъекторы диаметром 33—60 мм, имеющие в нижней части отверстия диаметром 4—6 мм. Радиус действия инъекторов ориентировочно принимают для трещиноватых скальных грунтов 1,2—1,5 м, для крупнообломочных грунтов 0,75—1 м, для крупных песков 0,5—0,75 м, для песков средней крупности 0,3—0,5 м. Расход раствора составляет 20—40% объема закрепляемого грунта. Упрочнение грунта наступает после схватывания цемента. Закрепленный песчаный грунт вблизи инъектора на 28-е сут имеет предел прочности на сжатие 2—3 МПа. С изменением радиуса закрепления от 0,4 до 1,2 м предел прочности на сжатие зацементированного песка в крайних слоях меняется от 2 до 0,9 МПа. Закрепление грунтов битумом называют битумизацией. Ее применяют для укрепления песков и сильно трещиноватых скальных грунтов. Битумизацию производят нагнетанием в грунт расплавленного битума или холодной битумной эмульсии. Первый способ применим для закрепления сильно трещиноватых скальных грунтов, так как грунт с мелкими порами почти непроницаем для вязкого битума. Разогретый до 200—220 °С битум нагнетают в грунт инъектором под давлением 2,5—3 МПа. Холодная битумная эмульсия по сравнению с разогретым битумом обладает большей способностью к прониканию в грунт, что позволяет использовать ее для закрепления песков. Для этого приготовляют битумную эмульсию, состоящую из 60% битума, расщепленного в воде с помощью эмульгатора на мельчайшие взвешенные частицы, и 40% воды. Полученную эмульсию нагнетают в грунт. Заполняя поры, битумная эмульсия связывает и закрепляет грунт.

Так как суспензия из взвешенных в воде частиц цемента не может проникнуть в грунты с мелкими порами, для закрепления таких грунтов применяют силикатизацию. Известны два способа силикатизации грунтов—двухрастворный и однорастворный. Сущность двухрастворной силикатизации заключается в образовании связывающего частицы грунта вещества—геля кремниевой кислоты—в результате реакции между растворами силиката натрия (жидкого стекла) и хлористого кальция. Эта реакция подобна процессу образования песчаников в природных условиях, но происходит значительно быстрее.

Способ закрепления грунтов, представляющий собой дальнейшее развитие метода однорастворной силикатизации и основанный на использовании вместо жидкого стекла раствора синтетической смолы, а взамен фосфорной кислоты соляной, называют смолизацией грунтов. В настоящее время разработана технология закрепления карбамидной смолой песчаных грунтов с коэффициентом фильтрации 0,3—5 м/сут при содержании глинистых частиц не более 2%. Для закрепления грунтов используют водный раствор карбамидной смолы, в который непосредственно перед нагнетанием в грунт добавляют раствор соляной кислоты. Смесь подают в укрепляемый грунт, используя оборудование, применяемое для силикатизации.

Способ электрозакрепления грунтов основан на том, что под воздействием постоянного электрического тока в грунтах происходит движение воды к отрицательному электроду (электроосмос) и одновременно с этим перемещение коллоидальных взвешенных в воде частиц грунта к положительному электроду (электрофорез). Кроме того, наблюдаются явления электролиза и другие сложные химические процессы, приводящие к образованию кристаллизационных связей и продолжающиеся в течение нескольких лет. Так, на одной из строек было установлено, что предел прочности грунта на сжатие спустя год после прекращения процесса электрозакрепления увеличился почти в 2 раза.

Сущность термического способа закрепления грунтов заключается в том, что при обжиге маловлажных просадочных лессовых и пористых суглинистых грунтов в них происходят необратимые процессы превращения водорастворимых связей между частицами грунта в водостойкие, в результате чего существенно повышается несущая способность грунтов и устраняется их просадочность.

Возрастающие объемы монолитного строительства диктуют необходимость перехода на надежные скоростные технологии с обеспечением качества выполняемых конструкций зданий и сооружений.

Большое внимание уделяется совершенствованию технологии зимнего бетонирования и производству работ в экстремальных условиях и критических ситуациях, учитывая, что тенденция к дальнейшему расширению области применения монолитного бетона и железобетона становится все более приоритетной.

Разработаны новые опалубочные системы "ТОНУС-Комби М"*, основанные на принципе плоских нагревателей. Они прошли производственную апробацию и успешно применяются в строительных организациях России.

Выводы:

В Средне-вековье такая архитектура (на склонах, на обрывах) было оптимальным решением для защиты от врагов. Сейчас же в этом нет необходимости. Однако благодаря развитию технологий мы можем возводить все более и более сложные формы в более сложных (экстримальных) условиях.

Это новые способы уплотнения грунта, новые технологий вбивание свай, сама конструкция сооружений созданных из новых суперсовершенных материалов. Все это дает архитектуре больше свободы в плане реализаций самых дерзких проектов и архитектура в экстримальных условиях в том числе.

При строительстве дома на склоне есть как хорошие моменты, так и недостатки, главное - к такому строительству применить особый подход. Из дома, построенного на склоне, открывается очень хороший пейзаж и мала возможность затопления. Отдыхая на них, даже в жару будет прохладно. Это и есть та движущая сила (муза), которая толкает архитекторов на проектирование такого рода зданий.

Предпочтительно выбирать склон под строительство дома, обращенный на южную либо западную сторону. От этого зависит температура: чем больше солнца, тем теплее склон. Очевидно, что солнце обогревает именно эти стороны, особенно весной. Это хорошо повлияет на таяние снега. Конечно, архитектура и проблемы, связанные со строительством, зависят от крутизны склона.

При строительстве степень уклона определяется разницей высот между верхними и нижними точками участка. Пример, если идя по горизонтали склона 100 м, вы поднимаетесь на 20 м, то уклон будет 20%.

Типы местности.

ровная, наклон меньше 3%

малого наклона до 8%

средний наклон до 20%

крутой наклон больше 20%

Маленький уклон мало влияет на планировку дома.

Дом следует строить в верхней части участка, это важно для отхода воды. Следует заметить, если есть постройки выше вашего участка, то необходимо организовать слив и оттуда, и лучше по трубам, а не канавкам.

Если наклон до 3%, то можно подсыпать грунта. При малом уклоне потребуется фундамент со стороны склона, но не стоит в этом случае строить подвал. Подвальный этаж имеет смысл при уклоне более 8%, где нижний этаж как бы врезается в склон. Лучше будет, если на плиту фундамента (перед заливкой) уложить гудрон или рубероид. Также необходимо сделать подпорную стену из гранита или известняка.

Если склон больше 9% , то здесь нужно провести противооползневую работу и разработать фундамент для конкретной местности. Обычно, при крутых склонах участок разбивают на террасы, и каждая должна иметь противооползневую защиту. Тут необходим свайный фундамент. Технологии в наше время дают возможность возводить многоэтажные дома на склонах более 40%. Как видно, строительство на склоне не так уж страшно, и проблем не больше, чем на ровном участке, просто надо учесть некоторые особенности.