Особливості будівництва житлових будинків в умовах півночі

Освоєння Півночі супроводжується будівництвом міст в умовах вічної мерзлоти. У статті розповідається про основні способи будівництва житлових будинків на Крайній Півночі, особливості і труднощі їх зведення.

Найпівнічнішим, холодним і непридатним для житла регіоном Землі є Арктика. Вона займає величезну територію - понад 30 млн кв. км, з яких 14 млн кв. км - арктична суша, що складається з північних володінь таких країн, як Україна, США, Канада, Гренландія (що входить до складу Данії), Швеція, Фінляндія, Норвегія, Ісландія. 80% арктичної суші прінадлежітУкаіни і Канаді.

Для Арктичної зони характерні екстремальні кліматичні умови: негативна середньорічна температура, полярні ночі, сильні вітри і завірюхи. Зона вічної мерзлоти займає практично дві третини терріторііУкаіни. Тут знаходяться шахти і кар'єри, прокладені дороги, побудовані аеродроми і порти. На вічних льодах зведені цілі міста, де будівництво житлових будинків - справжній подвиг.

Будувати будинок в умовах вічної мерзлоти неймовірно складно - крижаний панцир постійно змінює свою структуру. Пухкі грунти, нагріваючись від зведених на них будівель, втрачають свою монолітність, починають «танути» (до декількох сантиметрів на рік) і зміщуватися. Принципи будівництва житлових будинків в Арктиці повинні бути засновані на фундаментальних законах фізики. Особливу увагу варто приділити підтримці температури грунту, зведення фундаменту і теплоізоляції будинку. Будівництво житлових об'єктів в зоні вічної мерзлоти має супроводжуватися застосуванням сучасних технологій та енергозберігаючих матеріалів. Конструкція будинку повинна гарантувати відсутність температурних містків, через які тепло миттєво виходить з приміщення.

Залежно від природних умов, виду грунту і особливостей об'єкта використовують два способи будівництва:

На мерзлих грунтах.
На грунтах в відтає і підталому стані.

При зведенні житлових будинків по першому, більш популярному, способу використовуються конструкції і технології, що сприяють збереженню грунтів в мерзлому стані: холодні підпілля, холодні перші поверхи, охолоджуючі канали та труби, термоизолирующие насипу і т.д .; по другому - застосовується попереднє штучне відтавання вічній грунту і заміна льдонасищенних грунтів на талі піщані або великоуламкові.

Перед закладанням фундаменту в обов'язковому порядку необхідно проведення інженерно-геокриологических робіт з метою прогнозування поведінки грунту при будівництві будівель і подальшої експлуатації споруди. Після проведення досліджень інженерами приймається рішення про використання того чи іншого способу будівництва.

На сьогоднішній день завдяки досягненням науки є можливість будувати житлові будинки в будь-яких природних умовах, навіть на вічних льодах. Існує безліч видів паль, які дозволяють звести надійний фундамент на мерзлоті. Якщо півстоліття тому століття арктичний грунт перед установкою в нього паль відтавали паром протягом місяців, то сьогодні будівельникам досить виконати буровими установками отвір в грунті, вставити туди арматурний каркас і залити бетон із спеціальними присадками, які не встигають замерзнути в процесі заливки. Вперше будувати будинки на палях запропонував радянський інженер Михайло Кім, в 1966 році отримав Ленінську премію «за розробку і впровадження принципово нових методів індустріального будівництва в умовах Крайньої Півночі».

Зведення фундаменту - далеко не єдина проблема, з якою стикаються інженери при будівництві будівель на Крайній Півночі. Наявність мерзлоти, яка часом сягає кількох сотень метрів, істотно ускладнює прокладку комунікацій. Сезонне відтавання грунтів, нестабільність крижаних покривів, низька несуча здатність талої грунту - все це змушує прокладати трубопроводи над поверхнею землі. Такі теплотраси, особливо в період сильних морозів, піддаються серйозним випробуванням і навантажень: труби охолоджуються до неприпустимих значень, загроза їх замерзань і як наслідок виходу з ладу стає більш ніж реальною. Це змушує теплоизолировать трубопроводи, будувати проміжні котельні і т.д. Найчастіше такі заходи ведуть до високої аварійності теплотрас і до зупинки подачі води.

Існує і більш безпечний, але більш складний спосіб прокладки комунікацій: наприклад, в Норильську всі труби прокладені під землею на глибині понад 6 метрів, а колектори розташовані в серйозному віддаленні від будинків, щоб уберегти грунт від відтавання.

Аномально низька температура, сильні вітри і суворі хуртовини - ще одна неприємна особливість північного клімату, що ускладнює будівництво житлових будинків в Арктиці. Щоб проживання в будинках було максимально комфортним, міські квартали проектують дуже компактно, замкнутим контуром, з мінімальним наявністю площ і широких довгих вулиць - таким чином виходить істотно знижувати швидкість вітру. Фасади і дахи заполярних будинків відрізняються простими профілями - це сприяє їх спрощеної очищення від снігових заметів.

Через величезну віддаленість арктичних територій від виробничих цехів, заводів і фабрик ускладнюється доставка сировини і матеріалів до місця будівництва, яка до того ж в більшості випадків можлива лише в період літньої навігації - 4-5 місяців на рік. Якщо на «материку» для будівництва житлових будинків застосовуються, в основному, монолітні і цегельні технології, то на Крайній Півночі зведення будівель по ним - повний анахронізм. [1, с.2]

З урахуванням всіх особливостей регіону найбільш підходящою технологією для зведення будинків на Півночі є модульне будівництво. Головна перевага даної технології полягає в тому, що будинки з модулів - заздалегідь виготовлених частин - будуються в найкоротші терміни. Також до переваг модульного будівництва можна віднести:

мінімальну матеріало-, трудо- і енергоємність;
мінімальна вага будматеріалів і як наслідок їх зручну доставку до місця будівництва;
підвищена безпека будівель;
екологічність і довговічність споруд.

Район міста з модульних будинків може бути зведений буквально протягом тижня. Крім практичності такі будинки мають прекрасний зовнішній вигляд, а житло в них відрізняється підвищеною комфортабельністю.

Ще однією особливістю будівництва житлових будинків на Крайній Півночі є кольорове оформлення будівель - важливо уникати сірих, невиразних тонів, якими відрізняються зимові ландшафти при низькому, найчастіше хмарному небі і тривалої ночі. За допомогою яскравих кольорів - жовтого, червоного, зеленого - можна виділити не тільки просторові орієнтири, а й підняти настрій місцевим жителям. Використання кольору в масовому житловому будівництві є найбільш варіантним засобом композиції і дієвим засобом боротьби проти одноманітності і монотонності, особливо на Крайній Півночі. Використання червоного і оранжевого кольору теплого спектру у вечірній час і дні полярних ночей надає будинкам контрастності на тлі снігового покриву. В умовах поганої освітленості або низького сонця такі кольори підсилюють видимість будівель. [3, с.8]

На закінчення можна сказати, що будь-яке втручання людини в специфічну і вразливу північну природу має бути ретельно продумано і схильне до серйозних досліджень. Перш ніж починати будівництво на Крайній півночі, необхідно провести інженерно-геокриологические роботи, визначити середньомісячну температуру регіону, вибрати спосіб прокладки трубопроводів і теплотрас. Зведення житлових будинків в умовах вічної мерзлоти має проводитися з використанням сучасних технологій: від закладки «самоохлаждающегося» фундаменту до утеплення будинків інноваційними матеріалами. Будівництво міст на Півночі - ключ до дослідження землі Арктики.