Характеристика объекта проектирования, природных особенностей территории размещения объекта

Характеристика объекта проектирования Главной целью магистерской работы является разработка концепции и принципов формирования модульной архитектуры в экстремальных условиях российской Арктики. Необходимо пояснить, что модульное здание — здание из модулей заводского изготовления, собранное из одного и более модульных блоков.

Объектом исследования и практической разработки принят научно-исследовательский комплекс, составленный из лабораторно-исследовательской, жилой (бытовой) и рекреационной частей. Функции комплекса — обеспечение автономного цикла жизнедеятельности научно-исследовательской группы с целью мониторинга экологической ситуации и степени загрязнения окружающей среды, а также сбора геологических и метеоданных, поддержки волонтерской деятельности и экотуризма. Предположительное местоположение комплекса — остров Белый, расположенный в Карском море (Ямало-Ненецкий а.о.). В качестве исходного участка проектирования выбран фрагмент у берега реки Пахаяха, являющий собой береговой склон реки, с умеренными и резкими перепадами рельефа.

Климат острова Остров расположен в Карском море и отделен от полуострова Ямал проливом Малыгина. Входит в состав Ямало-Ненецкого автономного округа. Площадь острова 1900 км², поверхность равнинная, с перепадами высот до 12 метров, покрыта тундровой растительностью. Рельеф дополняется множеством термокарстовых озер.

Климат острова Белый определяется его географическим положением. Арктический климатический пояс IA, область климата арктических пустынь и тундр. Иными словами — район Крайнего Севера, наиболее суровый климатический пояс России. Средняя температура июля не превышает +80, в январе -320 при скорости ветра 8−10м/c. Ветер приносит массы морского арктического воздуха с Северного Ледовитого океана. Климат характеризуется длительной холодной зимой с сильными бурями, частыми метелями и небольшой величиной снежного покрова. Характерны сильные туманы.

Погода крайне переменчива, за день может меняться несколько раз. Лето короткое, зима, напротив, доходит до 8 месяцев. В декабре начинается полярная ночь, которая длится более двух недель. Остров расположен в зоне сплошного распространения вечной мерзлоты (мерзлая толща доходит до 900 м и ниже).

Инженерно-геодезическая специфика местности В районах многолетней мерзлоты в основном распространены супеси, суглинки и др. При переходе в мерзлотное состояние такие грунты становятся твердыми и приобретают характер скальных пород с высоким пределом прочности. В процессе оттаивания илистые и глинистые грунты переходят в грязеподобное разжиженное состояние, которое характеризуется большим переувлажнением, очень малой несущей способностью и ничтожным сопротивлением сдвигу. В этом случае нагрузка от сооружения может оказаться чрезмерной и начнется выпирание грунта из-под подошвы фундамента и как следствие этого неравномерная осадка сооружения. При переходе при оттаивании из твердого состояния в разжиженное происходит потеря устойчивости естественных и искусственных откосов и их оползание с возможным разрушением связанных с ними сооружений.

Нестабильность данного природного явления становится причиной следующих характерных явлений:

талики — прослои талых отложений среди многолетнемерзлых пород, которые обычно возникают в результате фильтрации воды. Талики представляют серьезную опасность, так как талые, несвязные водонасыщенные грунты обладают очень низкой несущей способностью;

солифлюкция — медленное оплывание тонкодисперсных грунтов в период оттаивания. Это явление может возникнуть даже при небольшом уклоне поверхности в 3−4 градуса. Скорость перемещения грунтов составляет несколько сантиметров в год, но этого достаточно, чтобы здание «поехало»;

бугры пучения — следствие промерзания пород при поступлении напорных подземных вод. Они составляют большую неприятность для городской территории и сооружений и представляют собой процесс пучения грунта — увеличение объема замерзающего зимой и оттаивающего летом деятельного слоя. Они могут иметь диаметр 30−40 м, а высоту 1−2 м и более. Появление таких бугров часто ведет к сносу построенных зданий;

морозобойные трещины — появляются в результате неравномерного замерзания массива по глубине, особенно при резком похолодании. Ширина таких трещин нередко достигает 0,2−0,5 м, а глубина 10 м и более. Естественно, ленточные фундаменты при этом попросту разрываются;

термокарст — результат локального вытаивания льда в грунтах, после чего образуются провалы (поноры), которые заполняются водой. Глубина поноров может достигать нескольких метров, а диаметр — десятков, а иногда и сотен метров. Термокарст развивается при уничтожении растительного покрова, планировке строительных площадок и прочих земляных работах;

наледи — возникают как следствие промерзания грунтов на участках подземного стока воды, часто формируются на склонах долин и в руслах рек и ручьев;

оттаивание вечномерзлых грунтов вследствие природно-техногенных факторов — утечки из водонесущих коммуникаций, отепляющее воздействие коммуникаций в результате недостаточной изоляции, снижение отражающей способности солнечных лучей, снежные заносы, нарушение растительного покрова и т. п.

Исходя из принятых характеристик объекта, анализа климатических условий на острове, можно сделать следующие выводы:

Климатическая обстановка на острове (зона вечной мерзлоты) крайне неблагоприятна для строительства капитальных сооружений. Значительные трудности с земляными работами, возведением фундаментов и соблюдением мер противодействия оттаиванию грунтов основания вкупе с невозможностью переброски на остров большого количества строительной техники и утилизации строительного мусора делают долговечное строительство в данной местности трудноосуществимым и крайне дорогостоящим. Стоит также отметить необратимый ущерб экосистеме острова от капитального метода (на сегодняшний день ощутимый ущерб уже нанесен, о чем будет сказано далее). Данную проблематику можно означить как весомый аргумент в пользу модульного строительства на острове Белый.

При разработке проекта инженерной подготовки и вертикальной планировки участка должны быть учтены следующие климатические факторы: экстремально низкие температуры зимой, сильные ветры с метелями, малое количество осадков, сильные туманы и переменчивая погода. Решение проблем арктического климата необходимо заложить как в инженерно-технические, так и в объемно-планировочные, конструктивные и дизайн-решения.