840

СЕКЦИЯ 8. СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА

УДК 69.001.5

К.С. Билая – магистрант; И.В. Соргутов – научный руководитель, доцент,

ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ, г. Пермь, Россия

ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЙ ДОМ С КУПОЛЬНЫМ ВЕГЕТАРИЕМ

Аннотация. В статье рассматривается влияние пристроенного вегетария купольной формы на теплозащитные характеристики здания в условиях Пермского края.

Ключевые слова: гелиотеплица (вегетарий), солнечный дом, теплозащитная характеристика здания.

На сегодняшний день тема малоэтажного строительства обсуждается и часто городское население стремится приобрести свое жилье за пределами города. Но существуют определенные проблемы, с которыми сталкиваются владельцы загородного жилья.

Зачастую в своем доме идет большое потребление энергоресурсов таких как: электричество, отопление. Решением проблем может стать строительство энергоэффективного дома с пристроенным вегетарием. Это решение позволит жителям таких домов сэкономить на некоторых энергетических ресурсах, например на отоплении.

Дом может быть энергоэффективным не только за счет дополнительных мероприятий по усовершенствованию дома, но и сама форма дома может быть энергосберегающей. Рассмотрим, например дом с пристроенным вегетарием купольного очертания, который является энергосберегающим за счет своего внешнего облика.

Опыт строительства энергоэффективных домов с вегетариями особо развит в заграничных странах. Наиболее удачным примером солнечного дома с гелиотеплицей, является дом Д. Балкомба в Санта Фе (Нью-Мексико, США). И интересный дом Чемпионов в Недерландах (Колорадо, США). В обоих случаях для улавливания солнечной энергии использована гелиотеплица (вегетарий) [1].

Гелиотеплица (вегетарий) - это теплица, конструкция которой позволяет с максимальной эффективностью использовать солнечные лучи для обогрева и освещения тепличного пространства в любое время года [2].

В России также имеются экспериментальные жилые дома с вегетарием в Екатерининской области, Новосибирске, Барнауле. Главной функцией вегетария является нагревание в нем воздуха через остекленную поверхность большого размера. Далее нагретый воздух поступает в другие помещения дома естественным путем или в случае необходимости с помощью принудительной вентиляции.

172

Необходимая площадь остекления в вегетарии для поддержания комфортной температуры в доме зависит от температуры наружного воздуха (средние значения в январе и феврале), а также материала помещения, в котором происходит аккумулирование тепла [3].

Основными преимуществами данной системы пассивного солнечного отопления дома являются: возможность контролирования поступления нагретого воздуха в жилые помещения дома; использование сезонного зонирования (летом вегетарий мет быть использован как помещение для отдыха, а зимой как система отопления); наличие нежилого пространства, в котором подогревается воздух перед попаданием в жилые помещения дома; создание буферной зоны (чаще всего зеленой) между природой и внутренним пространством дома [4].

Несмотря на большой опыт строительства малоэтажных домов с вегетариями в зарубежных странах, такие технологии не получили распространения на территории Пермского края. Поэтому данное исследование направлено на разработку и совершенствование энергоэффективного дома с купольным вегетарием для условий Пермского края.

Для вгетария, пристроенного к зданию была подобрана конструкция купольной формы (рис.1).

Рисунок 1. Схема здания с пристроенным вегетарием

Купольная форма вегетариев обладает высокой аэродинамической обтекаемостью, что позволяет защитить здание от ураганных ветров и даже торнадо. Конструкция купола очень прочное сооружение, не смотря на отсутствие перекрытий, стропильной системы и отдельной кровли, благодаря чему здание купольной формы способно выдерживать большую снеговую нагрузку, что дает возможность возводить такие здания в условиях Крайнего Севера.

Остекл нные купольные вегетарии вокруг здания имеют полезную площадь, которую можно использовать как для зимнего сада, так и для круглогодичной теплицы, а так же в качестве детских игровых площадок или обустроить бассейн под куполом.

Примерную планировку здания с вегетарием можно посмотреть на рисунке

(рис.2).

173

Таким образом можно сказать, что купольная форма вегетариев обладает множеством достоинств, которые позволят строить здания купольной формы в суровых климатических условиях, а вегетарии станут повсеместно применяться в повседневной жизни.

Литература

1.Сайт компании Mensh.ru. Солнечные теплицы [электронный ресурс]:URL: http://www.mensh.ru/articles/solnechnye-te icy.pl Проверено 14.03.2020.

2.Gidproekt.com. Солнечный вегетарий Иванова [электронный ресурс]:URL: http://gidproekt.com/solnechnyj-vegetarij-ivanova-ustrojstvo-preimushhestva-vse-tonkosti- konstrukcii.html Проверено 14.03.2020.

3.Сардыкова А.О. Архитектурный облик солнечного дома // Вестник Приднепровской гос.академии строительства и архитектуры. 2014. №2. С.59-64.

4.Афанасьева О.К. Архитектура малоэтажных жилых домов с возобновляемыми источниками энергии: автореф. дис. канд. архит. – М. 2009. 18 с.

УДК 633.1:631.542.4 К.В.

А.Д. Булатова – студентка; В.А. Березнев – научный руководитель, доцент,

ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ, г. Пермь, Россия

ИССЛЕДОВАНИЕ ГРУНТОВЫХ ОСНОВАНИЙ ПАМЯТНИКОВ АРХИТЕКТУРЫ (НА ПРИМЕРЕ ПИЗАНСКОЙ БАШНИ)

Аннотация. В статье описано как исследовали грунтовые основания на примере Пизанской башни и приведено сравнение с Невьянской башней в городе Невьянск. Все расчеты проведены в соответствии с известными данными. Сделан вывод, как можно предотвратить дальнейший наклон башни на ближайшие 300 лет.

Ключевые слова: дельта, осадка, мореная лиственница.

Пиза – оживленный город в дельте реки Арно, на северо-западном побережье Италии, с населением около 100 тыс. человек. Строительство знаменитой башни, начатое в 1174 г., завершилось только в 1350 г. С момента сооружения башня начала очень медленно наклоняться; этот постепенный наклон объясняется неравномерной осадкой.

Пизанскую башню, пожалуй, можно отнести не только к итальянским достопримечательностям, но и мировым. Да и кому бы, кроме многочисленных туристов и историков была бы интересна эта башня, если бы не ее «кривизна» и она стояла прямо как множество башен мира!? Итак, что же такое - Пизанская башня?

Знаменитая «падающая» башня — это колокольня собора в городе Пизе, часть редкого по своей красоте архитектурного ансамбля, состоящего, помимо колокольни и собора, еще из часовни для крещения и кладбища. Если бы «падающая» башня не наклонялась, а стояла строго вертикально, слава бы ее уменьшилась и интересна она была бы только архитекторам и историкам. Благодаря же своему конструктивному изъяну она известна во всем мире.

Очень часто это всемирно известное здание принято рассматривать как отдельное сооружение, стоящее где-то на отшибе и живущее своей жизнью. На самом

175

деле это не так. Пизанская башня – часть ансамбля городского собора Санта-Мария Маджоре в Пизе. Башня является колокольней собора и примыкает к его северовосточному углу. Знаменитый соборный ансамбль в Пизе – шедевр средневековой итальянский архитектуры.

Цель

- Установить причину устойчивого положения Пизанской башни.

Задачи

-Рассчитать давление башни на почву (P)

-Рассчитать сопротивление основания (R)

-Рассчитать давление на глубине 18 метров

Расчёт

С момента сооружения башня начала очень медленно наклоняться; этот постепенный наклон объясняется неравномерной осадкой. Если бы осадка проходила равномерно, то, увы, мы не смогли бы любоваться этой красивой башней. И, конечно, она давала осадку вместе с фундаментом, имеющим форму круглой плиты 19,6 м в диаметре с 4,5-метровым отверстием в центре.

Теперь можно рассчитать давление башни на почву. D= 19,6 следовательно

A круга = П * D^2 / 4 = П * 19,6 * 19,6 / 4 = 292 m^2 А мал. круга = П * 4,5 *4,5 / 4 = 16 m^2

A кольца = 292 – 16 = 276 m^2

Давление P = 142 000 кН / 276 = 515 кН / m^2 (кПа)

Из расчетов следует, что фундамент башни опирается на глину текучую. R – Расчет сопротивления основания 100 / 200, при e = 0,8 / 1,1 Давление должно быть меньше сопротивления основания P < R

В нашем случае давление больше сопротивления 515 >> R, что неуместно в таких случаях.

Сравнение

Сравним Пизанскую башню с «падающей башней в Невьянске.

В мире есть много башен, которые имеют наклон. Высота Пизанской башни составляет 56,6 м, отклонение ее 3,9 м. Строили ее долго, с перерывами. Невьянскую башню построили всего за три года. Имя зодчего неизвестно, как и то, с какой целью сооружение было построено. Высота башни в Невьянске составляет 57,5 метров при основании 9,5 на 9,5 метров, она выше башни в Пизе. Отклонение оси

– 1,86 метра.

Фундамент башни сооружен из мореной лиственницы. Конструкция представляет массивный четверик, на котором построена надстройка из трех восьмигранных ярусов. Ось сделана в форме сабли, а на самом шпиле крутится сделанный из металла флюгер в виде флага с гербом семейства Демидовых. Весит флюгер много, около 25 килограммов. Хотя у него большой вес, он может поворачиваться на все стороны по направлению ветра очень легко. Флюгер выполняет функцию

176

громоотвода, потому что к флюгеру подведено заземление. При попадании молний металл оплавляется, и упавшие части можно видеть в музее при башне.

Стены башни, разделенные на несколько этажей, прикреплены добавочно чугунными пластинами. Для чего предназначены некоторые комнаты, не совсем понятно.

На 2-м этаже был кабинет самого Демидова. На 3-м этаже раньше располагалась лаборатория, где позднее были обнаружены оставшиеся серебряные и золотые частички. Этот этаж порождает ряд противоречивых версий. Стены все предстают вымазанными сажей, а в углах нашлись остатки золота-серебра. Так что ученые предположили, что в Невьянской башне когда-то чеканили фальшивые монеты. Выше на этаж расположена «слуховая» комнатка с отличной акустикой. Форма потолка этой комнаты сводчатая и немного приплюснутая. При разговоре даже шепотом двух человек, находящихся в отдалении друг от друга, все слышно. Есть версия, что эта комната специально заказана, чтобы подслушать. На седьмом и восьмом этажах расположены куранты с музыкальным боем, которые создал часовщик, выписанный из Англии, Ричард Фелпс.

Достопримечательность городка Невьянска теперь стала известной всей стране. Даже выпущена Сбербанком России серебряная монета малым тиражом с изображением этой башни.

Современными архитекторами это сооружение классифицируется не как падающее, а именно как наклонное. Существует несколько версий, поясняющих причины наклона башни.

-Невьянская башня дала наклон из-за затопления в подвалах, а там будто бы

уДемидова заставляли работать фальшивомонетчиков. Однажды туда выехали ре-

визоры, и владелец, чтобы замести следы, затопил станки и рабочих. - Вероятнее всего наклон башни — это или результат задумки зодчего, или ошибка при строительстве. Первый ярус башни отклон н от вертикальной оси достаточно сильно — почти на два метра. Верхние же этажи имеют небольшой наклон в противоположную сторону. Таким образом, можно сделать вывод о том, что строители просто пытались компенсировать свою ошибку, сделанную на этапе закладки фундамента и стен. Башня была возведена возле старой береговой линии пруда, в непосредственной близости от реки Нейва, и при строительстве двух третей четверика он дал осадок и начал крениться. Дабы компенсировать крен, дальнейшая стройка восьмерика шла с креном в другую строну, удерживая центр тяже-

сти. Башня приобрела саблевидный изгиб.

Заключение

Теперь вернемся к нашему основному вопросу: почему Пизанская башня, имея наклон почти 5 метров, все же до сих пор не упала? Для этого нужно только вспомнить, что тело сохраняет устойчивое положение, т.е. не падает, только тогда, когда вертикальная линия, проведенная из его центра тяжести, проходит в пределах площади его опоры. Также немаловажными факторами устойчивости являются

177

размер площади опоры и как можно более низкое расположение центра тяжести, который у симметричных тел, находится на их осевых вертикальных линиях.

Пизанская башня представляет собой симметричное относительно вертикали сооружение высотой более 56 метров. Фундамент башни расположен в котловане глубоко под землей и является неотъемлемой ее частью. Опорой башни служит дно котлована, площадь этой опоры равна площади основания фундамента. Таким образом, фундамент играет определенную роль в обеспечении устойчивости башни: во-первых, площадь его основания определяет площадь опоры всей башни,

ичем она больше, тем устойчивее все сооружение (фактор влияния величины площади опоры на состояние равновесия) и, во-вторых, глубина фундамента влияет на расположение центра тяжести башни – чем он глубже, тем ниже центр тяжести всей конструкции и тем башня устойчивее (фактор зависимости степени устойчивости от местоположения центра тяжести тела).

Именно поэтому основные работы по уменьшению наклона башни, проводились с ее фундаментом. Строители реставрировали и укрепляли именно фундамент строения, практически не касаясь других частей башни.

Но, как мы знаем, Пизанская башня продолжает падать, и опасность ее падения, по оценкам ученых, ликвидирована только на ближайшие 300 лет.

Для это на противоположную сторону были прикреплены и натянуты тросы

исвинцовый груз, а под основанием с помощью буров убрали землю.

Это связано с тем, что основной причиной наклона башни являются не особенности ее строения, а прочность опоры, т.е. грунта под фундаментом. Грунт, на котором возведена Пизанская башня, не обладает достаточной твердостью и плотностью, он не в состоянии удерживать такое высокое и массивное здание, каким является Пизанская башня. Кроме того, почва была размыта и в ходе строительства, поэтому наклон башни начался уже на этапе возведения первых ярусов.

Итак, наклон Пизанской башни продолжается из-за неудовлетворительных для подобных строений свойств грунта. Почему же она все-таки до сих пор не упала?

А не упала она потому, что отвесная линия, проведенная из ее центра тяжести, по-прежнему находится в площади ее основания. Это означает, что как только наклон башни увеличится настолько, что приложенная к ней сила тяжести выйдет за пределы ее опоры, самая знаменитая «падающая башня» непременно упадет, несмотря на то, что она углублена в землю достаточно мощным фундаментом.

Причем, упадет башня вместе с фундаментом, т.к. он является ее частью. Фундамент при падении будет просто вырван из грунта, как вырывает вместе с корнем деревья во время урагана.

Таким образом, фундамент является хотя и немаловажной, но все же второстепенной причиной того, что башня в Пизе по-прежнему стоит, несмотря на свой очевидный наклон.

Литература 1.Собрание материалов о Пизанской башне Ф. Малкин.

2.https://www.afizika.ru/zanimatelniestati/178-tajnipezanskoybashni. Тайны пизанской башни.

178

УДК:72.03.722

С.А. Висягина – магистрант; ФГБОУ ВО Орловский ГАУ имени Н.В. Парахина, г. Орел, Россия

ИННОВАЦИОННЫЕ АРХИТЕКТУРНЫЕ РЕШЕНИЯ ПРИ ШТУКАТУРНЫХ ФАСАДНЫХ РАБОТАХ

И СПОСОБЫ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

Аннотация. В данной статье рассматриваются основные виды и группы технологий оштукатуривания фасада. Приведены основные этапы технологии оштукатуривания.

Ключевые слова. Оштукатуривание, технология штукатурных работ, ремонтные работы, износ.

Фасад — это защитный экран для несущих стен и теплоизоляция. Именно облицовка первой принимает на себя воздействия окружающей среды.

Всовременном строительстве появилось много возможных вариантов и решений при выполнении работ по оштукатуривание фасада. Такое разнообразие решений связано с появлением микротрещин и локальных трещин, а в некоторых случаях промерзанию фасада. Данные повреждения возникают в свою очередь из-за ошибок на стадии проектирования, возведении и эксплуатации здания, усадки здания, из-за воздействия атмосферных сил на фасад или вибраций оказываемых на здание в целом.

Вданной статье рассмотрим:

1.Штукатурная система при оштукатуривании фасада;

2.Мозаичные штукатурки;

3.Штукатурки для СФТК (Система фасадная теплоизоляционная композиционная);

4.Эластичные штукатурки

Штукатурная система при оштукатуривании фасада является альтернативой классическим штукатуркам: она проста и выгодна в применение и нанесение. В качестве базового слоя используется специальный состав с армирующей сеткой, на который после нанесения грунтовки наносится штукатурка и фасадная краска. Их выбор зависит от местных условий и требований заказчика

Система наносится на выдержанное, прочное и монолитное основание без загрязнений, пыли и жирных пятен, без активных трещин. Подвергающиеся нагрузке углы оконных и дверных про мов дополнительно усиливаются армированным слоем с применением профилей для утепления и состава клея для создания базового армированного слоя или выравнивающей фасадной шпатлевки. Базовый слой образует состав клея для создания базового армированного слоя или выравнивающей фасадной шпатлевки с сеткой из стекловолокна. После нанесения глубокопроникающей грунтовки наносим следующий слой из неокрашенной штукатурки сухая минеральная штукатурка на основе белого цемента или шпатлевку финишную шпаклевку с дальнейшей окраской фасадными красками.

Вторую группу представляет собой ряд мозаичных акрилатных штукатурок воднодисперсионная мозаичная штукатурка (мелкозернистая, крупнозернистая),

179