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:
- высокие снеговые и ветровые нагрузки;
- длительный период низких отрицательных температур;
- отсутствие естественного освещения в случае полярной ночи;
- необходимость в тщательных геологических изысканиях мерзлых грунтов, и анализ явлений в цикле их оттаивания и замерзания (термокарсты, морозное пучение, морозобойные трещины и др. [3]);
- значительная удаленность от материально-технических баз;
- ограничение в используемой энергии и необходимость автономного существования;
- 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:
- возведение зданий на подсыпках;
- сооружение круглогодично холодных подполий или первых этажей многоэтажного здания;
- искусственное понижение температуры грунтов с помощью холодильных установок;
- 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:
- повышенная заводская готовность конструкций (предустановлены системы жизнеобеспечения: водоснабжение, водоотведение, электросети, отопление, кондиционирование и др.);
- минимальные сроки монтажа и общего времени СМР;
- удобство транспортировки;
- малый удельный вес отправных конструкций;
- трудоемкость работ значительно меньше, чем при традиционных технологиях;
- возможность строительства и эксплуатация в любых климатических условиях;
- 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.
Литература:
- Кулигина, Е. С. Общие сведения о строительстве на зарубежном Крайнем Севере / Е. С. Кулигина // Молодой ученый. — 2016. — № 21(125). — С. 161–163.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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).
