XVI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2024

Введение

На сегодняшний день одной из важных проблем человечества являются растущие темпы урбанизации. Превращение крупных городов в мегаполисы с архитектурой из стекла и бетона привело к значительному ухудшению экологической обстановки и нехватке зеленых зон в городском пространстве. Создание зон экологического комфорта в агрессивной городской среде приобретает особое значение в связи с бурным ростом городского населения и уплотнением городской застройки. Сегодня данная задача решается посредством традиционных приемов, таких как: созданием парков, скверов, увеличением зеленых насаждений городских улиц. Одним из наиболее перспективных решений в данном направлении является устройство эксплуатируемых озелененных покрытий на кровле зданий, стилобатов, подземных паркингов, особенно под дворовыми территориями [2].

Актуальность данной работы заключается в создании эксплуатируемой кровли на крыше здания лицея №23 в г. Сочи, которая не только станет дополнительным местом отдыха учеников и преподавательского состава, но и будет задерживать воду во время ливней, характерных для данной местности, что значительно снизит нагрузку на ливневую канализацию города, поспособствует улучшению экологической обстановки, очистив ливневые стоки при помощи фильтрации, а также повысит эстетические качества городской среды.

Цель данной работы: разработка проекта организации эксплуатируемой кровли здания МОБУ Лицея №23 в городе Сочи.

Для решения данной цели были поставлены следующие задачи:

1. Провести комплексный предпроектный анализ.

2. Изучить виды эксплуатируемых кровель, методы их создания и конструкции.

3. Изучить ассортимент растений для выращивания на искусственных основаниях.

4. Предложить архитектурно-планировочное решение и ассортимент растений для эксплуатируемой кровли.

1. Эксплуатируемые кровли

1. 1. Предпосылки развития технологии эксплуатируемых кровель

Предпосылками для развития технологии эксплуатируемых кровель стали два взаимно дополняющих друг друга процесса: урбанизация и изменение климата.

По оценкам ООН к 2014 году доля городского населения мира выросла до 54 %. В России в период с 1914 года до 2000 года количество людей в процентном соотношении, проживающих в городах, возросло с 18 % до 73 %. Рост городского населения влечёт за собой рост городов и увеличение их площади [3].

В городах меняется процентное соотношение запечатанных поверхностей к естественным поверхностям и круговорот воды нарушается. На водонепроницаемых поверхностях, к примеру, на дорогах, тротуарах и кровлях зданий, в отличие от проницаемых поверхностей, сток образуется почти сразу из-за отсутствия инфильтрации. Для того чтобы сток образовался на проницаемых поверхностях, интенсивность осадков должна превышать скорость инфильтрации воды в почве. Поэтому зачастую при выпадении осадков на проницаемые поверхности, сток не образуется, поскольку вода успевает просочиться в нижние слои почвы [3].

Второй процесс, связанный с изменением климата, в основном влияет на количество осадков в городах, наводнения и засухи. Аномальная и продолжительная засуха уже не является редкостью в России. От жары и засухи страдают не только растения, которые не получают необходимое количество воды для жизни, но и люди. К примеру, в Москве летом 2010 года дополнительная смертность в период продолжительной жары выросла на 10 тысяч человек по сравнению с аналогичным периодом 2009 года.

Изменение климата затрагивает и водный режим. С ростом температуры увеличивается испарение с поверхности суши, что приводит к изменению баланса воды в почве. В разных регионах России уже сейчас характерно увеличение дефицита влаги в почве от 1% до 11%, особенно в летнее время.

Эффекты теплового острова, которые складываются в крупных городских агломерациях, усиливают негативные последствия глобального изменения климата.

Альтернативным решением борьбы с новыми вызовами, такими как организации поверхностного стока, снижение эффекта теплового острова, улучшение микроклимата и расширения площади для озеленения является внедрение в городскую среду эксплуатируемых кровель.

1. 2. Преимущества эксплуатируемых кровель

Эксплуатируемые и зеленые крыши выполняют следующие функции:

Экологические и санитарно-гигиенические:

— улучшение качества воздуха;

— улучшение температурного режима в крупных городах;

— очищение и рациональное использование дождевой

воды;

— снижение уровня шума;

— экосистема для городских птиц и животных.

Архитектурно-градостроительные:

— улучшение внешнего облика зданий и сооружений;

— место отдыха для населения;

— место для парковки автотранспорта.

Экономические:

— продление срока службы гидроизоляционного покрытия;

— экономия энергии на отопление и кондиционирование;

— увеличение инвестиционной привлекательности cтроительства [1].

2. Техническое задание на проектные работы

Адресобъекта: «Сочи, Виноградная ул., д. 45»

УТВЕРЖДАЮ

_______________ Т.В. Киреева

Выполнил:студентгруппыМ.ЛА -12

Белякова А. А.

№	Разделы задания	Содержание
	1. Общие данные
1.1	Наименование проектируемого объекта	Эксплуатируемая кровля
1.2	Стадия проектирования	Эскизный проект, разработка проектной документации
1.3	Наименование и место расположения объекта	Кровля здания МБОУ Лицея №23, расположенным по адресу: Сочи, Виноградная ул., д. 45
1.4	Наличие планировочных ограничений (границы особо охраняемых природных территорий, наличие санитарно- защитных, охранных зон, красных линий)	На территории объекта имеются планировочные ограничения в виде шахт вентиляции
	2. Исходные данные
2.1	Анализ текущего состояния территории	В настоящий момент кровля не озеленена
2.2	Состав исходных материалов	Проект здания М 1:100
	3. Основные требования
3.1	Общие требования к архитектурно- планировочному решению	Предложить архитектурно-ландшафтную территории путем проектирования эксплуатируемой кровли.
3.3	Общие требования к композиции и ассортименту зеленых насаждений.	Использовать виды растений с компактной корневой системой, засухо- и ветроустойчивые.
3.3	Состав проекта	- Ситуационный план в масштабе города и в масштабе района - Архитектурно-ландшафтный анализ территории - Генеральный план территории - Визуализация; - Пояснительная записка; - Планшет.

3. Архитектурно-ландшафтная организация эксплуатируемой кровли

3. 1. Анализ участка проектирования, выявление проблемы

Сочи – крупнейший и единственный в России субтропический курорт. Расположен на северо-восточном побережье Черного моря в Краснодарском крае на расстоянии 1620 км от Москвы. Имеет современную транспортную инфраструктуру, является крупным экономическим и культурным центром Юга России [4].

Территория Большого Сочи разделена на 4 внутригородских района: Адлерский, Хостинский, Центральный и Лазаревский. Сочинский санаторно-курортный комплекс – крупнейший в России. В городе расположено более 50% всего курортного потенциала Краснодарского края.

В летний курортный сезон на прием туристов в городе работает около двух с половиной тысяч средств размещения, в том числе 60 санаториев и пансионатов. Зимой к услугам туристов Сочи предлагает великолепные горнолыжные курорты Красной Поляны. Снег здесь не тает примерно шесть месяцев в году.

Территория города-курорта Сочи охватывает большую часть южного склона Кавказа от берега Чёрного моря до вершин Главного Кавказского хребта высотой до 3500 метров над уровнем моря. Поэтому в Сочи можно выделить несколько природно-климатических зон. Территория проектирования относится к прибрежной зоне, которая характеризуется продолжительной мягкой и тёплой осенью, переходящей в затяжную, прохладную и умеренно дождливую весну, относительно нежарким летом. Годовая сумма тепла здесь свыше 5000 градусов.

Основной проблемой Сочи на данный момент является плотная хаотичная застройка. Именно она приводит к экологическим проблемам, таким как наводнения и аномальная жара.

3. 2. Климат

Прибрежная зона Сочи, как и весь участок российского черноморского побережья южнее Туапсе, расположена в зоне влажных субтропиков, что сильно отличает этот регион от более северного участка побережья от Анапы до Туапсе, где господствует типичный полусухой средиземноморский климат. Главные черты климата — сухое лето и влажная зима - свойственны средиземноморской климатической зоне, однако, в отличие от неё зимний период на Западном Кавказе характеризуется периодической неустойчивостью, связанной со вторжением холодных воздушных масс. Климат очень влажный, подобный сочинскому наблюдается в соседней Абхазии, на побережье Хорватии, Черногории и Албании, а также на востоке Китая, юге Республики Корея, в Японии (кроме острова Хоккайдо) и на юго-востоке США (штаты Миссисипи, Луизиана, Алабама, Джорджия, а также Флорида). Максимум осадков приходится на зимний период времени года, преимущественно в виде дождя, реже — снега. Зима тёплая, лето жаркое и влажное. Подобный тип климата благоприятен для культивации разного рода субтропических и умеренных культур. Поскольку Сочи расположен на северной границе субтропиков, зимой здесь возможны заморозки и снегопады [5].

Среднегодовая температура воздуха в Сочи, по данным многолетних наблюдений, составляет 14,2 °C. По данным десятилетних наблюдений (2005 - 2016), среднегодовая температура воздуха в Сочи составляет 15,0 °C. Возрастающие данные отражают глобальное потепление в Сочи (см. рис.1).

Рисунок 1. Климат Сочи (Центр) с 2012 года

Самые холодные месяцы в городе — январь и февраль со средней температурой 6,0 °C. Самый тёплый месяц — август, его среднесуточная температура составляет 23,6 °C, средняя температура июля — 23,3 °C. Сравнительно небольшая амплитуда среднесуточных температур января и августа (17,6 °C) характерна для субтропиков. Самая высокая температура, отмеченная в Сочи за весь период наблюдений, +39,4 °C (30 июля 2000 года), а самая низкая −13,4 °C (25 января 1892 года). В XXI веке абсолютный минимум составляет −7,3 °C (4 января 2016 года).

Наиболее тёплый месяц года — август. Самым холодным месяцем является февраль. Однако в отдельные годы самым холодным может быть даже январь, март или декабрь (редко). Количество ясных дней в году — 51 при учёте общей облачности или 139 при учёте нижней облачности [5].

Территория проектирования находится в Центральном районе — одном из четырёх внутригородских районов города Сочи, расположенном в Краснодарском крае России.

Рельеф района ярко выраженный, с перепадами высот.

На территории преобладают ветры южного и юго-западного направления (см. рис.2)

Рисунок 2. Роза ветров в населенном пункте Сочи

3. 3. Архитектурно-ландшафтный анализ

Объект проектирования расположен в Центральном районе города Сочи и представляет собой новый 3х этажный корпус МБОУ Лицея №23, построенный в 2021 году с плоской кровлей, предусматривающей возможность ее эксплуатации в дальнейшем. Корпус предназначен для начальной школы на 400 детей [6]. На сегодняшний день территория крыши не эксплуатируются.

Кровля имеет 2 уровня и 5 входов на территорию: 4 лестницы по наружному фасаду здания и лифт.

 

Рис.3. Фотофиксация территории

Инсоляционный режим территории благоприятный. Затененные территории присутствуют только в первой половине дня.

Рис.4. Инсоляция территории

На крыше имеются шахты вентиляции из помещений школы.

3. 4. Схема планировочной организации участка

Проектом предлагается создать эксплуатируемую кровля, состоящую из следующих зон (см. рис.5):

Рис.5. Проектируемое функциональное зонирование территории

- Зона общественных мероприятий

Расположена в центральной части крыши. Представляет собой дорожки из террасной доски, симметрично огибающие световой фонарь, и приходящие к площадке перед амфитеатром.

Рис.6. Амфитеатр. Пример

Вокруг светового фонаря напротив входа предусмотрен арт-объект из изогнутых в виде волны металлических прутьев, окрашенных в голубой цвет, служащий кроме того надежным ограждением, предотвращающим попадание детей на поверхность фонаря.

- Входные зоны

Входные зоны примыкают непосредственная к местам входа посетителей на крышу.

- Зона отдыха учащихся

На территории проектирования предполагается создать две зоны отдыха для учащихся, изолированные друг от друга зелеными «ширмами».

Первая зона площадью около 200 м.кв. представляет собой вытянутое пространство, покрытое газоном для игр детей. Зона такого размера, согласно нормативам [9], подходит для отдыха одного первого класса или двух классов со 2 по 4. Также в этой зоне расположена вытянутая скамья для отдыха учащихся.

Вторая зона отдыха учащихся рассчитана на единовременное посещение одним классом со 2 по 4. Она также имеет газонное покрытие и озеленение из древесно-кустарниковых и травянистых растений по периметру.

- Зона отдыха учителей расположена на возвышающейся части крыши и имеет отдельный изолированный вход, предусмотренный проектом здания. В ходе разработки проекта озеленения кровли, было решено добавить еще один выход на случай эвакуации.

Для учителей предусмотрена площадка для отдыха под навесом от дождя и солнца, а также площадка с газонным покрытием для занятий спортом и отдыхом на траве.

Рис.7. Зона отдыха учителей. Пример

- Спортивная зона представляет собой ровное покрытие из газона с достаточной площадью, чтобы один класс занимался гимнастикой.

- Зона общественного огорода примыкает непосредственно к одной из зон для отдыха учащихся. Здесь у школьников могут проходить занятия по биологии и окружающем мире. Также в период летнего лагеря дети смогут выращивать на смоем огороде овощи и ягоды.

- Хозяйственная зона представляет собой два помещения для хранения инструментов для ухода за зелеными насаждениями, легкой мебели, а также мелкого спортивного снаряжения (ковриков, скакалок и т.д.).

- Зона озеленения примыкает к краю кровли и представляет собой извилистую полосу бионической формы с высаженными деревьями, кустарниками и многолетними травянистыми растениями. Она служит защитной полосой для предотвращения падения с крыши. Также вся крыша по периметру имеет 2х метровое ограждение из металла.

3. 5. Конструктивные решения

В настоящее время существует большое количество различных печатных изданий, освещающих вопросы проектирования и устройства зеленых и эксплуатируемых крыш. Но, к сожалению, подавляющее большинство этих изданий, написанных в основном западными специалистами, не переведено на русский язык, что создает определенные трудности при их использовании российскими специалистами. Кроме того, стоит учесть, что западные источники информации рассматривают вопросы, касающиеся зеленых и эксплуатируемых крыш, в контексте ситуации тех стран, в которых они находятся. Таким образом, эта информация не может быть использована при проектировании и устройстве зеленых и эксплуатируемых крыш в нашей стране без тщательного анализа и согласования их положений с российскими нормативными документами и другими факторами, присущими нашим условиям жизни. Поэтому при разработке проекта озелененной кровли использовались строительные материалы и системы компании «ТЕХНОНИКОЛЬ» (см. рис.8).

Рис.8. Системы компании «Технониколь». Решение под пешеходную нагрузку и под озеленение

Согласно заключению ФГБУ ВНИИПО МЧС России по оценке пределов огнестойкости и классов пожарной опасности покрытий с различными типами утеплителя и кровлей, состоящей из рулонных материалов или полимерных мастичных материалов, а также рекомендации по применению данных покрытий в зданиях различного функционального назначения (технология ООО «ТЕХНОНИКОЛЬ-Строительные Системы») эксплуатируемые крыши компании ТЕХНОНИКОЛЬ имеют следующие пожарно-технические характеристики:

— Степень огнестойкости: I;

— Предел огнестойкости строительных конструкций бесчердачных покрытий:

— REI 30–90 (в зависимости от параметров железобетонной плиты);

— Класс пожарной опасности строительной конструкции: не менее К0 (45);

— Класс конструктивной пожарной опасности здания: С0.

Уклоны кровель определяют в соответствии с нормами проектирования зданий и сооружений. Для неэксплуатируемых инверсионных крыш и эксплуатируемых крыш уклон должен составлять от 1,5 до 3%.

Проектом предусмотрена вертикальная планировка, включающая в себя 6 зон водосбора площадью, приближенной к 200 м.кв., оборудованных водосборными воронками.

При расчете высоты толщины почвенного субстрата в проекте также использовались следующие рекомендации:

Газон, цветники – 25 см

Кустарники высотой до 6м – 50 см

Деревья высотой до 10м – 80 см.

На всем протяжении озеленение многолетниками, кустарниками и деревьями ограждено полосой высотой 50 см. В местах посадки деревьев рельеф формируется плавным холмом.

3. 6. Рекомендации по уходу за эксплуатируемой кровлей

В общем случае техническое обслуживание кровель включает в себя следующие мероприятия:

— Проверка герметичности кровли.

— Обслуживание систем водоотведения и дренажа.

— Уборка мусора.

— Борьба с образованием наледи.

— Уборка снега.

Обслуживание систем водоотведения

Водосточные воронки должны осматриваться весной (во время таяния снега) и осенью (во время листопада) не менее 2 раз в месяц. Во время таких осмотров должна проводиться очистка фильтров от листьев в водосточных воронках и удаление мусора и пыли.

Уборка мусора

Скопления мусора и пыли препятствуют нормальному стоку воды и способствуют развитию растительности на поверхности крыши. Это может привести к нарушению целостности кровли (разрушению гидроизоляционного слоя). Посторонние предметы и мусор должны удаляться с поверхности крыши во время профилактических обследований.

Уборка снега и борьба с образованием наледи

Еще одной из задач технического обслуживания крыш является своевременная расчистка поверхности крыш от снежного покрова и льда. В Сочи, в связи с климатическими особенностями, данная проблема будет встречаться достаточно редко.

3. Ассортимент растений для эксплуатируемой кровли

   1. Принципы подбора растений

Растения, используемые для зеленых крыш, развиваются в условиях, отличающихся от условий их естественной среды обитания. Помимо тех факторов, которые воздействуют на растения, развивающиеся в нормальных условиях, добавляются новые факторы. Они закладывают ограничения на ассортимент растений, пригодных для зеленых крыш, а также определяют специфику развития этих растений.

Климатические факторы.

Температурные максимумы и минимумы и колебания температур. Преобладающие температуры, а также колебания температур в каждом конкретном регионе определяют ассортимент растений, которые могут быть применены для зеленых крыш. В регионах, таких как Сочи, где преобладают высокие температуры, следует применять засухоустойчивые виды растений.

Интенсивность и периодичность солнечного излучения.

Данный фактор также влияет на ассортимент растений, пригодных для зеленых крыш в конкретном регионе с присущими для него характеристиками солнечного излучения. Для регионов, где солнце светит часто и интенсивно, необходимо использовать растения, стойкие к длительному воздействию солнечного излучения либо использовать для устройства озеленения участки крыш, которые защищены от воздействия солнца естественной тенью, например, близлежащих зданий и сооружений.

Ветер. Потоки ветра на отдельных участках крыши могут оказывать отрывающее воздействие. Это может привести к гибели растений, корневая система которых имеет слабую связь с нижележащими слоями кровельного пирога. Сила этого воздействия зависит от многих факторов: географического положения объекта, высоты здания, конфигурации крыши. Кроме того, потоки ветра приносят на крышу зерна сорняков, которые впоследствии могут прорасти и вытеснить высаженные растения. Для защиты растений от ветровой нагрузки могут быть предусмотрены специальные мероприятия, например:

— устройство высоких парапетов;

— укладка тротуарной плитки в местах высоких ветровых нагрузок;

— применение антиэрозионного слоя, увеличивающего сцепление корней растений с крышей (что особенно актуально при высадке растений);

— применение приспособлений, прикрепляющих высокие

виды кустарников и деревьев к конструкциям крыши.

3. 2. Ассортимент растений эксплуатируемой кровли

В данном проекте предусмотрено озеленение древесными растениями, кустарниками и многолетниками, соответствующими климатической зоне и рекомендациям по подбору растений для кровель. Также важным условием было отсутствие ядовитых частей у растения, так как основными пользователями территории являются дети

Деревья

Для проекта подобраны деревья, имеющие поверхностную корневую систему, устойчивые к засухе и ветру, такие как: Ива вавилонская, Клен дланевидный, Магнолия звездчатая, Платан кленолистный, и Сосна итальянская Пиния.

Кустарники

Ассортимент кустарников также подбирался с учетом их физиологических особенностей, а также декоративных свойств. Например, Ирга Ламарка имеет эффектную архитектонику кроны, красивоцветущая, обладает выразительной осенней окраской листьев, а также приносит съедобные плода. Кроме ирги, планируется использовать такие кустарники со съедобными плодами, как голубика.

В качестве яркого цветового акцента была выбрана Пироканта, которая имеет великолепные красные плоды (не съедобные, но не ядовитые). Также в проекте предполагается использовать сосны горные, которые хорошо зарекомендовали себя в озеленении кровель и самшит мелколистный.

Многолетние травянистые растения

Ассортимент многолетних травянистых растений подбирался с учетом тех же требований, что и древесно-кустарниковый. Основой композиции стала Лаванда, так как она засухо- и ветроустойчива и кроме того, обладает приятным ароматом, фитонцидными свойствами, жесткой формой (не разваливается).

Также планируется использовать различные виды злаковых трав. В качестве высоких зеленых ширм предлагаемая Мискантус сахароцветный, создающий плотную высокую куртину.

Дополнением к нему станут гелениум осенний и горец с цветами ярких оттенков красного и оранжевого.

Рис.9. Ассортимент растений. Пироканта, Гелениум (сорта)

Рис.10. Ассортимент растений. Мискантус китайский. Горец свечевидный

Заключение

В результате работы были выполнены следующие задачи:

• Запроектирована эксплуатируемая кровля площадью 1270 м.кв.

• Определены основные задачи, которые должно решить озеленение кровли на данной территории.

• В соответствии с задачами, подобрана необходимая конфигурация и материалы для проекта.

• Подобран ассортимент растений, отвечающий требованиям данной территории.

• Созданы условия для занятий детей на открытом воздухе.

Список литературы

1. Технониколь. Руководство по проектированию и устройству эксплуатируемых и зеленых крыш [Электронный ресурс]: URL: https://technoelast.ru/upload/iblock/bee/rukovodstvo_po_proektirovaniyu_zelenih_krysh.pdf , свободный – (дата обращения: 05.12.2023)

2. Швалев М. Д., Мальцева И. Н. Эксплуатируемые кровли как фактор устойчивого развития городов // Академический вестник УРАЛНИИПРОЕКТ РААСН 3 | 2020

3. А.А. Ермохин. Изучение современных способов организации поверхностных сточных вод на примере жилой застройки Восточное Измайлово в Москве и расчёт экосистемных услуг по удержанию воды.

4. Официальный портал города-курорта Сочи [Электронный ресурс]: URL: https://sochi.ru/gorod, свободный – (дата обращения: 10.12.2023)

5. Климат сочи. [Электронный ресурс]: URL: https://ru.wikipedia.org, свободный – (дата обращения: 10.12.2023)

6. Официальный сайт Лицея №23. [Электронный ресурс]: URL: http://liceum23.ru , свободный – (дата обращения: 10.12.2023)

7. «Зеленые» стандарты ОЗЕЛЕНЯЕМЫЕ И ЭКСПЛУАТИРУЕМЫЕ КРЫШИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ Технические и экологические требования. — Москва: Стандартинформ, 2020.

8. Экологические проблемы современного общества и их пути решения / Р. А. Бурко, Т. В. Терёшина. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2013. — № 11 (58). — С. 237-238. — URL: https://moluch.ru/archive/58/8206/ (дата обращения: 29.05.2023).

9. СП 251.1325800.2016 ЗДАНИЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ. Правила проектирования

Приложение 1. Графический планшет

Код для цитирования: Скопировать