98. Особенности конструктивных решений зданий для районов холодной зоны

Для холодной строительно-климатической зоны характерны низкая температура наружного воздуха, сильные ветры, снеговые заносы, вечномерзлые грунты оснований, отсутствие транспортных коммуникаций и строительной базы, а так же квалифицированных рабочих. Вследствие этого строительство в холодной климатической зоне целесообразно выполнять из легких сборных конструкций, изготовленных на предприятиях в освоенных районах, транспортировка которых была бы наименее дорогой. Конструкции зданий и сооружений должны быть транспортабельными, а их соединения должны быть простыми и надежными.

Самой сложной проблемой при проектировании зданий на вечной мерзлоте является выбор конструкции фундамента, что обусловлено следующими причинами:

- снижение несущей способности вечномерзлого грунта, вплоть до полной её потери, из-за изменения температурного режима под построенным зданием;

- пучение грунта при сезонном промерзании;

- снижение несущей способности вечномерзлого грунта вследствие его ползучести под нагрузкой.

Оттаивание грунта под построенным зданием может достигать глубины до 10 – 15 м и вследствие этого исключается возможность заглубления фундамента до сохраняющейся вечной мерзлоты. В связи с этим в районах вечной мерзлоты целесообразно здания строить на скальных, крупнообломочных, гравелистых, песчаных и других непучинистых грунтах, несущая способность которых не зависит от промерзания, но названные грунты оснований в этих условиях редко встречаются.

Наиболее часто применяемый способ устройства фундаментов в районах вечной мерзлоты – это сохранение под фундаментом вечной мерзлоты, что достигается следующими приемами:

- устройство между зданием и находящимся под ним вечномерзлым грунтом проветриваемых подполий с продухами или холодных (сквозных) первых этажей, что защищает нижележащий вечномерзлый грунт от температурного воздействия построенного здания, так как между зданием и грунтом имеется продуваемое пространство (рис. 12.1.а-г.), при этом высота подполий от поверхности грунта до низа перекрытий должна быть не менее 0,5 м, а перекрытия над подпольями и холодными этажами необходимо надежно утеплять;

- устройство под фундаментами зданий теплоизоляционных подсыпок соответствующей толщины из песка, гравия, шлака и других непучинистых материалов, что защищает вечномерзлый грунт основания от температурного воздействия находящегося над ним здания (рис. 12.1.д.);

- искусственное охлаждение грунта под фундаментами, для чего в грунт под фундаменты укладывают трубы, по которым прогоняют холодоноситель, т.е. охлажденные воздух или жидкость, что значительно снижает стоимость фундаментов, но существенно повышает эксплуатационные расходы (рис. 12.1.е.).

Наиболее целесообразно в районах вечной мерзлоты устраивать свайные фундаменты, позволяющие приподнять здание над грунтом с устройством продуваемого подполья. Сваи устанавливают в заранее устроенные в вечномерзлом грунте скважины с последующей заливкой зазоров между сваями и стенками скважин грунтовым раствором. Сваи могут также забиваться в грунт после предварительного его местного оттаивания электронагревателями. При устройстве свайных фундаментов не требуется отрывка глубоких котлованов и траншей под фундаменты, что экологически более целесообразно, так как в меньшей мере разрушает окружающую среду.

При строительстве зданий на вечномерзлом грунте необходимо иметь ввиду, что мерзлым грунтам присуще свойство ползучести под нагрузкой, и вследствие этого для предупреждения нежелательных деформаций нагрузка на грунт не должна превышать предел длительной прочности мерзлого грунта, величина которого в 5 – 10 раз меньше мгновенной прочности.

Несущий остов зданий для районов с холодным климатом целесообразно выполнять каркасным или с внутренними поперечными несущими стенами, а наружные стены устраивать панельными ненесущими с эффективным утеплителем, что защитит основные несущие вертикальные конструкции от воздействия низких внешних температур. Применение традиционных материалов для наружных ограждающих конструкций не целесообразно из-за недостаточной их морозостойкости в таком климате и дорогой транспортировки.

Поверхности наружных ограждений не должны иметь выступающих или западающих частей, способствующих задержанию или накоплению снега. Покрытия желательно устраивать чердачные вентилируемые, но могут применяться и невентилируемые, так как в этих районах невысокая влажность наружного воздуха из-за небольшого количества осадков, выпадающих в теплое время года.

Оконные проемы необходимо выполнять с тройным или четверным остеклением, а стыки в оконном заполнении должны быть тщательно загерметизированы, чтобы избежать образования наледей в пространстве между переплетами и на внутренней поверхности стекол.