ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ В УСЛОВИЯХ АРКТИЧЕСКОЙ ЗОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Сарвут Т.О.¹, Дмитриев Н.С.²

¹ORCID: 0000-0002-4763-1139, Старший преподаватель кафедры Архитектуры и градостроительства, ²Студент, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет»

ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ В УСЛОВИЯХ АРКТИЧЕСКОЙ ЗОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Аннотация

Приведена методика типологического структурирования специальных посёлков Российской Арктики с учетом интенсификации разработки месторождений полезных ископаемых, охраны государственных границ и развития туристского кластера. Поднимается проблема проектирования на принципах дифференциации градостроительных приемов в зависимости от медико-географических условий Арктического региона и внедрение их  в практику.  Анализируется опыт проектирования и строительства в схожих экстремальных условиях Антарктиды на примере развития бельгийской станции. Предлагается применение адекватных конструкционных и теплоизоляционных  материалов на основе конкретных свойств.

Ключевые слова: Арктическая зона Российской Федерации, особые климатические условия Российской Арктики, Halley, автономный климат

Sarvut T.O.¹, Dmitriev N.S.²

¹ORCID: 0000-0002-4763-1139, Senior Lecturer at the Department of Architecture and Urban Development, ²Student, Federal State Budget Educational Institution of Higher Education “National Research Moscow State University of Civil Engineering”

MAIN FEATURES OF DESIGNING OBJECTS OF DIFFERENT PURPOSE IN CONDITIONS OF ARCTIC ZONE OF RUSSIAN FEDERATION

Abstract

The articles provides the methodology of typological structuring of special settlements of the Russian Arctic with regard to the intensification of mineral deposits development, protection of state borders and the development of a tourist cluster. The problem of designing based on the principles of differentiation of town planning techniques is raised in the paper depending on the medical and geographical conditions of the Arctic region. Their implementation into practice is discussed. The experience of designing and building in similar extreme conditions of Antarctica is analyzed on the example of a Belgian station development. The article suggests the use of adequate structural and thermal insulation materials based on specific properties.

Keywords: Arctic zone of the Russian Federation, special climatic conditions of the Russian Arctic, Halley, autonomous climate

Концепция активного освоения Арктической зоны Российской Федерации предусматривает обширные перспективы деятельности. Основные направления:  интенсификация промышленной разработки месторождений полезных ископаемых, модернизация и переоснащение военно-морских баз, продвижение российской Арктики как перспективного туристического направления. «План мероприятий по реализации Стратегии развития Арктической зоны Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2020 года»  содержит 80 пунктов, за большинством из которых стоит задача проектирования и строительства соответствующих объектов [1]. И в экстремальных условиях Севера остро встает вопрос обеспечения благоприятных условий деятельности и жизни. На проектировщиках  лежит ответственная задача формирования архитектурной среды, обеспечивающей  нужды общества, государства, человека [2, С. 443], адекватной уровню современных технологий и социальных запросов.

Анализируя Стратегию развития АЗ РФ, нужно учитывать распространение различных видов деятельности, локализующихся не в городах, а в небольших поселениях. В общем, возможна следующая типология поселений по функциональному признаку: транспортная база, аварийно-спасательная база МЧС (МЧС), военная база, база топливно-энергетического комплекса (ТЭК), рабочий поселок промышленного производства, научная база, туристическая база.

Каждый из типов характеризуется основным (общим для всех)  и индивидуальным набором компонентов. По численности населения  базы можно делить на 2 группы: многочисленные (до 3,5 тысяч человек)  и малочисленные (от 12 чел.). Учитывая возможность деятельности в течение года, образуются группы круглогодичного и сезонного действия. Транспортные объекты, в возможной перспективе постоянного  использования Северного морского пути, вероятно, следует относить к  первой группе. Объекты стратегического назначения (военные базы), объекты ТЭК и промышленного производства – круглогодичного действия и самые многочисленные. Объекты туризма и науки – сезонного действия и малочисленные. К базам с  минимальным контингентом относятся объекты сезонного характера – туристические (туристские) и научные базы.

Основной набор компонентов содержит: блок жизнеобеспечения, жилой блок, блок питания, больничный блок, блок охраны [3].  Для сезонного объекта необходимо наличие минимального континента поддержания систем. Индивидуальный набор компонентов формируется в зависимости от специализации объекта.

За время присутствия СССР в Арктике созданные объекты не отличались разнообразием – бараки  и избы. После тридцатилетнего перерыва интенсивно стали застраиваться объекты стратегического назначения характерными типами зданий. Типология, по сравнению с СССР, расширена. Военные базы проектируются как комплекс, состоящий из основного сложного  в плане здания, включающего в себя основные  функции (офисы, жилье, медпомощь и т.д.), и отдельно стоящие объекты специального назначения («Звезда», «Арктический трилистник»). Реконструкция нефтедобывающих платформ  предполагает их приспособление под тот или иной вид деятельности с соответствующей типологией [4].

Привлечение людских ресурсов к реализации обширных задач возрождения активного присутствия Российской Федерации в Арктической зоне возможно, во многом, на основе вахтовой миграции. Вахтовый метод – ротация  рабочих  и служащих – наиболее вероятный способ реализации арктической стратегии.

Один из принципов дифференциации градостроительных приемов в зависимости от медико-географических условий Арктического региона необходимо создание поселений с автономным климатом,  высоким уровнем комфорта для проживания людей, специально отобранных для работы в таких условиях [5]. И, если в северном полушарии подобные проекты пока не построены, то в южном – в Антарктиде – они успешно  реализованы.  Экстремальные условия обоих полюсов – отличный полигон для проявления достижений научной и технологической мысли.

 Можно считать уникальным проект английской станции Halley с момента основания в 1958 году и до наших дней, каждая из которых была заброшена или снесена (кроме последней).

Halley I – 1958 г.  – деревянный дом,

Halley II – 1967 г. – несколько деревянных домов с усиленными конструкциями крыш с учетом массы снега,

Halley III –   1973 г. – станция размещается внутри стальных труб ARMCO, засыпана 15-метровым слоем снега,

Halley IV – 1983 г. – 9-метровые армированные ангары, внутри которых были здания станции, специально планировались для нахождения под снегом,

Halley V – 1989 г. – 2-этажные здания станции построили на стальных платформах, ежегодно поднимали выше, некоторые установлены на сваях,

Halley VI – 1213 г. – «станция космической эры» - 8 модулей могут быть перемещены на салазках на новое место дислокации.

История станции уникальна с точки зрения разнообразия реализованных идей для конкретного объекта. В каждом новом проекте станции учитывались достоинства и недостатки предыдущей.

Использованы решения: традиционное (деревянное здание). аэродинамическое (стальные трубы), размещение под землей (снегом), размещение на земле (снегу) на плите, размещено над землей (снегом) – «подвижной состав» на салазках.

С 2013г. прошло немного времени, но конструкция себя оправдала: уже сейчас требуется «переезд» станции  на новое место дислокации из-за образовавшейся многокилометровой трещины на ледяном шельфе.

В проекте Halley VI использованы  новые приемы динамической архитектуры – здание можно перемещать. А  в проекте бельгийской станции Princess Elisabeth Antarktica (2009 г.) применены эко-материалы, независимые источники энергии, оптимизированы ее потребление («zero emission station» - станция с нулевым выбросом)  и предусмотрена утилизация отходов.

Пример станции Halley наглядно демонстрирует применение разных конструкционных и отделочных материалов.

Для строительства зданий и сооружений в условиях Крайнего севера необходимы материалы и изделия, предполагающие удобную их транспортировку к месту возведения и быстрый монтаж. Поэтому материалы для монолитного бетонирования основе вяжущих веществ с водным затворителем (бетоны и растворы), которым необходимо определенное время для образования твердой структуры из жидкой смеси здесь не подойдут, т.к. необходимы сложные мероприятия, связанные с прогревом бетонного массива.

Среди теплоизоляционных материалов для применения в условиях крайнего севера есть материалы волокнистой (минеральная вата) и ячеистой структуры (пенопласты, пеностекло и ячеистые бетоны).

 

Таблица 1 –  Сравнение теплоизоляционных материалов

Материал	Минеральная вата	Экструди-рованный пенополистирол	Пеностекло	Пенобетон
Плотность, кг/м3	50	30	100	200
Срок службы не менее, лет	50	50	100	-
Теплопроводность, Вт/м ͦС	0,04	0,032	0,04	0,05
Коэффициент паропроницаемости мг/(м·ч·Па)	0,3	0,03	-	-

 

Из материалов, перечисленных в таблице 1, наилучшими теплоизолирующими свойствами обладает экструдированный пенополистирол. В отличие от минеральной ваты у него почти полностью закрытая пористость, соответственно, он не теряет теплоизолирующих свойств при контакте с водой или увлажнении. Он также не деформируется при действии механических нагрузок, что не характерно для минеральной ваты. Технология производства не такая сложная и энергозатратная, как у пеностекла. Вес изделий из экструдированного  пенополистирола  более чем в 10 раз меньше, чем изделий из ячеистых бетонов. Однако, класс горючести у данного материала Г4 (горит, плавится), поэтому необходимо выбирать изделия с повышенной огнестойкостью (например, с антипиренами) и самозатухающие, не поддерживающие горение. Соответственно, не рекомендуется сочетать изделия из экструзионного пенополистирола с изделиями и конструкциями из древесины и других материалов, горение которых достаточно продолжительно. Таким образом, целесообразно использовать в качестве теплоизоляционного материала экструзионный пенополистирол, а в качестве конструкционного – сталь.

Особые приемы проектирования, применение определенных строительных материалов – это далеко не весь спектр факторов, учет которых необходим в Арктике.  Короткий период вегетации, медленный режим восстановления после механических и иных воздействий требует иного подхода к организации и производству строительных работ, а также к режиму эксплуатации [6].

Список литературы / References

1. Госкомиссия по развитию Арктики. [Электронный ресурс]. - URL: https://www.arctic.gov.ru/ (дата обращения: 20.03.2017).
2. Ильвицкая С.В. Этапы развития архитектуры и природы как единой системы / С.В. Ильвицкая, И.А. Поляков // Естественные и технические науки. – 2014. – № 11-12 (78). – С. 443-444.
3. Саркисова И.С. Проектная концепция формирования структуры специальных островных посёлков российской Арктики / И.С. Саркисова, Т.О. Сарвут // Архитектура и строительство России. – 2015.– №11– 12. – С.42–49.
4. Дуничкин И.В. Реновация и реконструкция морских нефтедобывающих платформ в центр повышения биоразнообразия и очистки акватории / И.В. Дуничкин, Т.В. Григорян // Научное обозрение. – 2015.– №14. – С.29–32.
5. Путинцев Э.П. Комплексная концепция северного градостроительства: Северное градостроительство в I климатическом районе: автореферат дис. ... доктора архитектуры: 18.00.04 / Путинцев Эдуард Петрович. – М., 2005. 65с.
6. Dunichkin I. V., Kalashnikov P . K . Accounting for climate and typology of reuse of offshore structures with a change of function // Applied Mechanics and Materials . Vols . 713-715 (2015) pp. 205-208.

Список литературы на английском языке/ References in English

1. Goskomissija po razvitiju Arktiki [State Commission on Arctic Development] [Digital resource].–URL: https://www.arctic.gov.ru/ ( accessed: 20/03/2017). [in Russian]
2. Il'vickaja S.V. Jetapy razvitija arhitektury i prirody kak edinoj sistemy [The development of architecture and nature as a indivisible system]/ S.V. Il'vickaja, I.A. Poljakov // Estestvennye i tehnicheskie nauki [Natural and technical sciences]. – 2014. – № 11-12 (78). – P. 443-444. [in Russian]
3. Sarkisova I.S. Proektnaja koncepcija formirovanija struktury special'nyh ostrovnyh posjolkov rossijskoj Arktiki [Project concept for formation of the structure of special island settlements in the Russian Arctic]/ I.S. Sarkisova, T.O. Sarvut // Arhitektura i stroitel'stvo Rossii [Architecture and  construction Russia]  – 2015.– №11.– 12. –  P.42–49. [in Russian]
4. Dunichkin I. V. Renovacija i rekonstrukcija morskih neftedobyvajushhih platform v centr povyshenija bioraznoobrazija i ochistki akvatorii [Renovation and reconstruction of sea oil-extracting platforms in the center of increase in a biodiversity and cleaning of the water area] /I.V. Dunichkin, T.V. Grigorjan // Nauchnoe obozrenie [Science Review]. – 2015.– №14 –  P.29–32. [in Russian]
5. Putincev J.P. Kompleksnaja koncepcija severnogo gradostroitel'stva: Severnoe gradostroitel'stvo v I klimaticheskom rajone [Complex concept of northern town planning / I climatic region of the country]: abstract dis. … of PhD in Architecture.: defense of the thesis 18.00.04 / Putincev Jeduard Petrovich – М., 2005. 65 p. [in Russian]
6. Dunichkin I. V., Kalashnikov P. K. Accounting for climate and typology of reuse of offshore structures with a change of function/ I. V. Dunichkin, P. K. Kalashnikov // Applied Mechanics and Materials - 2016 . - Vols . 713-715 (2015) – P. 205-208.