по
Меню журнала
> Архив номеров > Рубрики > О журнале > Авторы > О журнале > Требования к статьям > Редакция и редакционный совет > Рецензенты > Порядок рецензирования статей > Политика издания > Ретракция статей > Этические принципы > Правовая информация
Журналы индексируются
Реквизиты журнала

В погоне за двумя зайцами поймай обоих сразу!
34 журнала издательства NOTA BENE входят одновременно и в ERIH PLUS, и в перечень изданий ВАК
При необходимости автору может быть предоставлена услуга срочной или сверхсрочной публикации!
ГЛАВНАЯ > Вернуться к содержанию
Конструкции зданий с интегрированным озеленением
Дорожкина Екатерина Александровна

ассистент, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет

129337, Россия, г. Москва, шоссе Ярославское, 26

Dorozhkina Ekaterina Aleksandrovna

Assistant, the department of Structural Engineering, National Research University Moscow State University of Civil Engineering

129337, Russia, Moscow, Yaroslavskoe Shosse 26

dor-ea@yandex.ru
Другие публикации этого автора
 

 

Аннотация.

Статья посвящена вопросам проектирования конструкций-оснований для озеленения, интегрированного со структурой здания. Объект исследования - строительные конструкции, которые могут служить искусственным основанием для озеленения. Границами исследования является озеленение крыш, террас, фасадов (балконов и лоджий) и интерьеров. В статье рассматриваются такие аспекты темы как сбор дополнительных нагрузок, действующих на конструкции от озеленения. Дополнительная постоянная нагрузка от системы озеленения рассматривается как сумма нагрузок двух типов: стационарной и средневзвешенной. В основу работы положен метод аналитического сбора нагрузок на здания при учете различных дополнительных нагрузок в виде озеленения, интегрированного в структуру здания. В статье обосновывается необходимость учитывать в расчете величину изменения объема древесины ввиду вегетации растения. Однако для упрощения расчета при отсутствии в каталоге растений сведений о величине прироста для отдельных видов растений приводятся рекомендованные усредненные значения веса для различных элементов озеленения.

Ключевые слова: интегрированное озеленение, зеленое здание, искусственное основание, новое строительство, реконструкция, постоянная нагрузка, климатическая нагрузка, сочетание нагрузок, несущие конструкции, зеленая крыша

DOI:

10.7256/2310-8673.2017.2.23002

Дата направления в редакцию:

14-05-2017


Дата рецензирования:

15-05-2017


Дата публикации:

19-05-2017


Abstract.

This article is dedicated to the questions of projecting of constructs-foundations for vegetation integrated into the structure of a building. The object of this research is the building constructs that can serve as an artificial foundation for vegetation. The boundaries of the research are defined by integration of vegetation on roofs, terraces, facades (balconies and patios), and interiors. The article explores such aspects of the topic as additional strain on the buildings from vegetation. The additional constant weight of the vegetation system is being viewed as the sum of two types of loads: stationary and weighed average. The article substantiates the need to account for the change in the volume of lumber due to vegetation. However, to simplify the calculation in absence of data on the size of growth of separate types of vegetation in the catalogue, the author offers recommended average indexes of the weight for various vegetation elements.

Keywords:

supporting constructs , combination of loads, climate weight, constant load, reconstruction, artificial basis, new construction, green building, integrated vegetation, green roof

Введение

Создание такого типа озеленения, как «зеленое» здание, предполагает размещение растений на крышах [1], фасадах (балконы, лоджии, веранды, террасы) и в интерьерах [2]. Появляется необходимость проектировать конструкцию, подверженную воздействию не только внешних факторов среды, механическому воздействию человека, но и влиянию произрастающих растений.

Таким образом, конструкция должна отвечать требования по прочности и устойчивости, эксплуатации (1 и 2 группы предельных состояний), гидроизоляции, в ряде случаев теплоизоляции.

Методы

В основу работы положен метод аналитического сбора нагрузок на здания при учете различных дополнительных нагрузок в виде озеленения, интегрированного в структуру здания. Сбор нагрузок выполнялся в соответствии с требованиями по назначению сочетаний нагрузок на здания для их расчета по 1 и 2 группам предельных состояний по СП20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия».

Результаты

Современная «зеленая» кровельная система (традиционная и инверсионная) [3, 4] должна содержать следующие слои, рис.1:

11

Рис. 1. Конструктивный состав "зеленой" крыши

  1. плиту покрытия или перекрытия здания;
  2. гидроизоляционную мембрану с включенными противокорневыми добавками;
  3. жесткую теплоизоляцию (при необходимости);
  4. специальный дренажный слой, иногда со встроенными резервуарами для воды;
  5. ландшафтную или фильтрующую ткань;
  6. сконструированную растительную среду (субстрат), которая в общем случае может и не содержать грунта;
  7. растения.

Таким образом, при расчете конструкций необходимо выделять два типа нагрузок постоянной нагрузки: стационарную Pconst и средневзвешанную ΔP :

P= Pconst+ ΔP (1)

Стационарная нагрузка включает в себя вес слоев конструкции искусственного основания и зависит от применяемой конструктивной системы и задается в виде равномерно распределенной нагрузки на 1м2.

Для горизонтального интегрированного озеленения в состав стационарной составляющей постоянной нагрузки входят (в соответствии с рис. 1):

  1. Вес несущих элементов конструкции (система балок, ферм, плиты покрытия или перекрытия и прочие) – P 1 ;
  2. Вес гидроизоляционной мембраны – P2 ;
  3. Вес теплоизоляционного слоя (при наличии) – P 3 ;
  4. Вес дренажного слоя – P4 ;
  5. Вес фильтрующей ткани (корнезащита) – P 5 .

Таким образом, можем записать стационарную составляющую нормативного значения постоянной нагрузки в следующем виде:

Pconst=∑P1…P5 (2)

К средневзвешанной составляющей постоянной нагрузки от интегрированного озеленения относится:

  1. Вес фитомассы - P7 (слой 7, рис.1);
  2. Вес растительной среды (субстрата) – P6 (слой 6, рис.1).

Таким образом динамическая составляющая постоянной нагрузки может быть записана:

ΔP=P6+P7 (3)

Необходимость рассматривать нагрузки от слоев 6-7 как динамически изменяющиеся связана с особенностями структуры растения. На рис. 2 приведена схема растения:

._22

Рис. 2. Схема растения

На схеме видно, что структурно растение состоит из трех частей: жизнеобеспечивающей, несущей и регенеративной (обновляющейся). Таким образом, имеем:

P6=pжнр (4),

где p ж – вес жизнеобеспечивающей части растения;

рн – вес несущей части растения;

рр – вес регенеративной (обновляющейся) части растения.

Несущая часть рн представляет собой несущее основание надземной части растения (ствол, ветки, стебли) и представляет собой вес древесины. В виду чего, зависит от породы высаживаемой растительности и принимается исходя из средней объемной массы свежесрубленной древесины. В зависимости от весовых характеристик материала древесину делят на несколько групп:

  • очень лёгкая (0,45 г/см3);
  • лёгкая (0,45 — 0,60 г/см3);
  • среднетяжёлая (0,61 — 0,75 г/см3);
  • тяжёлая (0,76 — 0,90 г/см3);
  • очень тяжёлая древесина (более 0,90 г/см3).

Такие данные являются общедоступными и приведены в справочных материалах. Так плотность свежесрубленной древесины хвойных и мягких лиственных пород рекомендуется принимать равной 850 кг/м3, твердых лиственных пород - 1000 кг/м3.

Однако при подсчете нагрузки от несущей части необходимо учитывать геометрические параметры взрослого растения.

Регенеративная (обновляющаяся) рр часть включает в себя зеленую массу растения (листву для лиственных пород и хвою для вечнозеленых).

За счет сезонности нагрузка от регенеративной части для лиственных пород может считаться временной.

pр=V ρ ka (5),

ka - коэффициент ажурности кроны, зависит от сорта выбранного растения.

В виду учета воздействия ветровой нагрузки коэффициент ажурности кроны рекомендуется принимать 30 – 40% [7].

Жизнеобеспечивающая часть p ж включает в себя корневую систему растения. Корневая часть зависит от породы растительности и изменяется с ростом растения пропорционально надземной части.

В виду упрощения расчета веса фитомассы (P7) объективно и достаточно вести расчет по характеристикам взрослого растения.

Таким образом, представляется возможным классифицировать применяемые для интегрированного озеленения растения на несколько типов:

  1. дерево;
  2. кустарник;
  3. кустарничек;
  4. трава;
  5. лиана.

Ограничение геометрических характеристик, принимаемых в расчет, может быть получено следующим образом:

  • на основании данных каталога растений, которые могут быть рекомендованы для высадки в качестве интегрированного озеленения;
  • На основании разрабатываемого проекта и рекомендаций по уходу за растениями, в том числе ежегодных мероприятий по обрезке зеленых насаждений.

Расчет фитомассы зеленых насаждений на сегодняшний день может быть осуществлен несколькими методами, имеющими различную степень достоверности полученных результатов [8].

Рекомендуется при расчете нагрузок принимать вес растений согласно данным табл.1 [9].

Таблица 1

Вес отдельных элементов озеленения

Наименование элементов озеленения

Масса

Травянистые растения

2 - 5 кг/м2

Кустарник

5 кг

Небольшое дерево

10 - 20 кг

Большое дерево

50 - 100 кг

Вес растительной среды (субстрата) P6 прямо пропорционален объему почвенного субстрата. Для обеспечения нормальных условий для вегетации растений необходимо поддерживать влажностный баланс. Тем самым, при расчете нагрузки Р6, в виду упрощения расчета, становится необходимым учитывать вес влажной почвы.

Объем субстрата принимается в зависимости от типа корневой системы и может быть классифицирован в зависимости от применяемого ассортимента на несколько групп. Рекомендуемые значения в таблице 2 приведены на основании данных, разработанных Департаментом природопользования и охраны окружающей среды города Москвы [9].

Таблица 2

Толщина почвенного субстрата при использовании различных групп растений

Наименование групп растений

Толщина почвенного слоя, м

Почвопокровные травы

0,10

Декоративные (газонные) травы

0,15 – 0,20

Рулонный газон

0,05 – 0,06

Цветы однолетние

0,20

Цветы многолетние

0,20 – 0,25

Малые кустарники

0,25 – 0,30

Большие кустарники

0,40 – 0,60

Деревья

0,40 – 1,20

Вес растительной среды может быть задан как в виде распределенной нагрузки, так и в виде сосредоточенной нагрузки (при контейнерном озеленении).

Учет кратковременных нагрузок

При расчете несущих конструкций под озеленение различного типа необходимо дополнительно учитывать воздействие кратковременных нагрузок (согласно п. 5.5 СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия»). Расчет необходимо вести в этом случае с учетом неблагоприятного сочетания нагрузок, полученных их анализа вариантов одновременного действия нескольких нагрузок, в том числе климатической.

Выводы

Таким образом, при подсчете динамической составляющей постоянной нагрузки от интегрированного озеленения становится необходимым введение в расчет переменных, описывающих изменение объема растения с течением времени.

Для упрощения расчетов возможно рассчитывать нагрузку для взрослого растения, тем самым искусственно увеличивая коэффициент запаса работы рассматриваемых конструкций.

В существующей практике «зеленого» строительства, в зависимости от потребности высаживаемых растений в уходе, а также допустимых нагрузках на конструкцию, различают два основных типа озеленения [10]:

  • интенсивное озеленение (предусматривает использование широкого ассортимента растений, в том числе травянистых растений, кустарничков, кустарников и деревьев, требующего необходимых условий произрастания и ухода);
  • экстенсивное озеленение (предусматривается использование ограниченного ассортимента растений, малотребовательных к условиям произрастания и уходу; доступ людей в этом случае ограничен, в виду пониженных нагрузок на несущие конструкции сооружения, допускается устройство не озелененных участков).

Также стоит выделить простые интенсивные «зеленые» крыши , которые с точки зрения требований к условиям среды занимают промежуточное положение в приведенной классификации.

В таблице 3 приведена сравнительная характеристика различных типов озеленения по основным техническим и эксплуатационным параметрам [10].

Таблица 3

Сравнительная характеристика типов озеленения плоских крыш

Экстенсивное озеленение

Простое интенсивное озеленение

Интенсивное озеленение

Обслуживание

Редко

Периодически

Постоянно

Полив

Нет

Периодически

Регулярно

Растительный слой

Седумы, мхи, газонная трава

Травы, цветы, низкорослые кустарники

Лужайки, многолетние растения, кустарники, деревья

Толщина слоя грунта

60-200 мм

120-250мм

400-1200мм

Удельный вес

60-150кг/м2

120-200кг/м2

180-500кг/м2

Исходя из выбранного типа озеленения и требований высаживаемых растений необходимо предусматривать дополнительные строительные конструкции, как то мощные железобетонные основания, контейнеры и резервуары для горизонтального и интерьерного озеленения, конструкции консольного типа, для озеленения фасадов. Также рассмотренный принцип расчета строительных конструкций, пригодных для использования в качестве основания для интегрированного озеленения, применим при реконструкции существующих зданий. В том числе при усилении существующих конструкций для возможности устройства озеленения.

Библиография
1.
Прядкина Д. В. Три способа обустройства крыши // Новые технологии в инженерии. Сборник студенческих статей студенческой научно-практической конференции. М.: Рос. ун-т дружбы народов, 2013. С. 220–232.
2.
Усов Я. Ю. Зеленые насаждения в биоклиматических зданиях // Наука, образование и экспериментальное проектирование в МАРХИ. Тезисы докладов научно-практической конференции. М.: Архитектура-С, 2010. С. 127-128.
3.
Сборник строительных систем «Технониколь». Плоские крыши. М., 2010. Т. 3. 68 с. – www.tn.ru/data/list/cat/pk/index.html
4.
Озеленение крыш / ООО «Гринлайф». – http://green-life.ru/ozelen_krysh.html
5.
Пособие по озеленению и благоустройству эксплуатируемых крыш жилых и общественных зданий, подземных и полуподземных гаражей, объектов гражданской обороны и других сооружений / ОАО Моспроект. М., 2001.
6.
Рекомендации по проектированию озеленения и благоустройства крыш жилых и общественных зданий и других искусственных оснований. Введены 18.10.2000 / Правительство Москвы, Москомархитектура. М., 2000. 45 с.
7.
Экология крупного города (на примере Москвы). Учебное пособие / Под общ. ред. А. А. Минина. М.: Изд-во «Пасьва», 2001. 192 с.
8.
Усольцев В. А., Залесов С. В. Методы определения биологической продуктивности насаждений. Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2015. 147 с.
9.
Нормы и правила проектирования объектов нетрадиционного озеленения на территории города Москвы / Департамент природопользования и охраны окружающей среды города Москвы. М., 2012. – http://www.dpioos.ru/eco/ru/activity/n_160/o_13279
10.
Кровли с озеленением, террасы // Кровли. 2009. №1. С. 66.
11.
Семинар «Зеленые» кровли в России» // Кровли. 2010. №4. С. 46-54.
References (transliterated)
1.
Pryadkina D. V. Tri sposoba obustroistva kryshi // Novye tekhnologii v inzhenerii. Sbornik studencheskikh statei studencheskoi nauchno-prakticheskoi konferentsii. M.: Ros. un-t druzhby narodov, 2013. S. 220–232.
2.
Usov Ya. Yu. Zelenye nasazhdeniya v bioklimaticheskikh zdaniyakh // Nauka, obrazovanie i eksperimental'noe proektirovanie v MARKhI. Tezisy dokladov nauchno-prakticheskoi konferentsii. M.: Arkhitektura-S, 2010. S. 127-128.
3.
Sbornik stroitel'nykh sistem «Tekhnonikol'». Ploskie kryshi. M., 2010. T. 3. 68 s. – www.tn.ru/data/list/cat/pk/index.html
4.
Ozelenenie krysh / OOO «Grinlaif». – http://green-life.ru/ozelen_krysh.html
5.
Posobie po ozeleneniyu i blagoustroistvu ekspluatiruemykh krysh zhilykh i obshchestvennykh zdanii, podzemnykh i polupodzemnykh garazhei, ob''ektov grazhdanskoi oborony i drugikh sooruzhenii / OAO Mosproekt. M., 2001.
6.
Rekomendatsii po proektirovaniyu ozeleneniya i blagoustroistva krysh zhilykh i obshchestvennykh zdanii i drugikh iskusstvennykh osnovanii. Vvedeny 18.10.2000 / Pravitel'stvo Moskvy, Moskomarkhitektura. M., 2000. 45 s.
7.
Ekologiya krupnogo goroda (na primere Moskvy). Uchebnoe posobie / Pod obshch. red. A. A. Minina. M.: Izd-vo «Pas'va», 2001. 192 s.
8.
Usol'tsev V. A., Zalesov S. V. Metody opredeleniya biologicheskoi produktivnosti nasazhdenii. Ekaterinburg: Ural. gos. lesotekhn. un-t, 2015. 147 s.
9.
Normy i pravila proektirovaniya ob''ektov netraditsionnogo ozeleneniya na territorii goroda Moskvy / Departament prirodopol'zovaniya i okhrany okruzhayushchei sredy goroda Moskvy. M., 2012. – http://www.dpioos.ru/eco/ru/activity/n_160/o_13279
10.
Krovli s ozeleneniem, terrasy // Krovli. 2009. №1. S. 66.
11.
Seminar «Zelenye» krovli v Rossii» // Krovli. 2010. №4. S. 46-54.
Ссылка на эту статью

Просто выделите и скопируйте ссылку на эту статью в буфер обмена. Вы можете также попробовать найти похожие статьи


Другие сайты издательства:
Официальный сайт издательства NotaBene / Aurora Group s.r.o.
Сайт исторического журнала "History Illustrated"