СТРОИТЕЛЬСТВО НА СЛОЖНОМ РЕЛЬЕФЕ

метки: Строительство, Городской, Градостроительный, Развитие, Рельеф, Территория, Размещение, Склон

В современном мире все больше внимания уделяется вопросам рационального использования земель с учетом максимального сохранения их естественной природной уникальности. Особую актуальность данная тема приобретает в городской среде. Степень деградации включенных в городскую территорию природных ресурсов растет прямо пропорционально интенсивному развитию городов. Такими природными ресурсами являются территории со сложным, выразительным рельефом, которые часто могут обладать не только высокими рекреационными и эстетическими качествами, но и культурно-исторической значимостью.

Естественный рельеф формирует, задает планировку и характер города. Однако сегодня проблема его эффективного использования все чаще остаётся без должного внимания. Исторически сложилось так, что строительство городов начиналось с возведения жилья, место под которое чаще всего выбиралось в наиболее благоприятных природных условиях: в долинах рек, среди укрытых от сильных ветров холмов и зачастую вблизи от источников необходимых ресурсов. Все это естественным образом способствовало интенсивному росту и развитию поселений.

Природный рельеф и естественное окружение – это зачастую исходные условия, отправные точки для создания того или иного проекта здания или сооружения. Именно они должны занимать основное положение при формировании объемно-планировочного решения архитектурного объекта, который в своем законченном виде будет продолжать композицию естественной природной среды. Проектируя, архитектор должен заботиться об органичном включении объекта в природное окружение.

Архитекторами ведется творческий поиск, направленный на обеспечение индивидуальности и эстетической выразительности жилой застройки с использованием уникальных свойств рельефа. Особенности сложного рельефа заставляют искать каждый раз новое, наиболее соответствующее конкретной ситуации решение.

Развитие существующих населенных мест и возникновение новых происходит в районах, кардинально отличающихся по условиям рельефа – от равнинных до горных.

Существует классификация местности по условиям рельефа (табл. 1).

Наиболее пригодны для градостроительного освоения лишь две первые категории местности; размещение населенных пунктов в предгорных и горных районах возможно лишь при наличии локальных участков с рельефом, близким по характеристикам к двум первым категориям. В районах четвертой категории населенные пункты не размещают.

Таблица 1.

Категория местности	Характеристика	Примеры	Степень пригодности для градостроительного освоения
1. Плоскоравнинная	Уклоны 2-6 ‰, крутизна рельефа незначительная (от 20 м на 5 км до 10 м на 100 м). Выделяются мелкие возвышенности высотой 2-5 м и небольшие впадины глубиной 1-2 м	Полесье, Барабинские и Кулунские степи	Пригодна
2. Пересеченная равнинная и всхолмленная	Преобладают уклоны скатов 20-30 ‰ и доходят до 60 ‰. Крутизна рельефа от 175 м на 5 км до 40 м на 100 м	Большинство районов Европейской части РФ	Пригодна
3. Предгорная и горная	Большая крутизна рельефа: от 500-900 м на 5 км до 300-500 м на 1 км	Значительная часть восточной Сибири, Крым	Ограниченно пригодна
4. Высокогорная	Большая крутизна рельефа: от 3000 м на 5 км до 1000 м на 1 км, средние разности высот между двумя водоразделами и тальвегами достигают 90-300 м при расстояниях между ними 200-900 м	Район главного Кавказского хребта	Непригодна

Крутизна склонов оказывает непосредственное влияние на характер застройки. Если ровным участкам свойственна правильная, или регулярная, планировка; то наклонному рельефу характерна в основном свободная застройка. Прежде всего это касается трассирования улиц, принимающих криволинейные формы в соответствии с изменениями рельефа. При этом застройка до определенных величин уклонов может сохранить регулярность построения с применением традиционных конструктивных решений самих зданий. Однако при значительных уклонах застройка территорий типовыми зданиями становится затруднительной. Главную трудность представляет преодоление перепада высот по сторонам здания в направлении ската, величина которого возрастает с увеличением уклона и протяженности здания.

Перепад высот может компенсироваться различными способами. Устройство цокольного этажа переменной высоты связано с удорожанием здания и необходимостью переработки типового проекта (рис. 1, а).

При относительно небольших уклонах (до 80‰) устройства цокольного этажа можно избежать выравниванием площадки под здание (рис. 1, б).

Застройка крутых склонов может быть осуществлена домами, стоящими на колоннах. Такая конструктивная схема обеспечивает практическую независимость здания от уклона: различия в отметках по контуру здания компенсируются разной высотой колонн, числом ступеней лестничных маршей первого уровня (рис. 1, в).

По мере возрастания уклонов возрастает необходимость размещения зданий длинной стороной поперек склона. С учетом изгиба горизонталей застройка во все большей мере приобретает свободный характер. В таких условиях повышения архитектурно-художественных качеств застройки можно достичь, располагая часть зданий длинной стороной вдоль склона. При этом секционные здания можно размещать со сдвигом секций по высоте в виде каскада (рис, 1, г), а при уклонах 150‰ и больше устраивают здания террасного типа (рис. 1, д).

Застройка территорий со сложным рельефом при их рациональном использовании обладает большими художественными достоинствами по сравнению с равнинной поверхностью. Но следует учитывать и отрицательные стороны размещения застройки на крутых склонах. К ним относятся: повышение стоимости строительства как за счет применения специальных типов зданий и увеличения земляных работ, так и за счет усложнения технологии их возведения; увеличение строительно-эксплуатационных затрат на транспортное обслуживание территорий (снижение скорости движения, удлинение расстояний поездки из-за развития трассы улит, затраты на вертикальный транспорт и др.); вынужденная децентрализация учреждений обслуживания в связи с сокращением радиусов пешеходной доступности при больших уклонах; усложнение прокладки подземных инженерных сетей (особенно самотечных).

В большинстве случаев территория для размещения или развития города неравнозначна по уклонам и степени расчлененности она может состоять из участков различной крутизны и линейных размеров, разделенных по вертикали на различную высоту. Сочетание этих показателей позволяет выделить три разновидности рельефа по степени сложности для городской планировки:

1) рельеф малой сложности – слабохолмистый, со средними уклонами до 50‰ и глубиной вертикального расчленения 20-100 м, оказывающий в основном влияние на структурное членение функциональных зон города и выбор трасс отдельных улиц и дорог, связывающих расчлененные структурные элементы города;

2) рельеф средней сложности – сильнохолмистый, со средними уклонами более 50‰ и глубиной расчленения до 200 м, влияющий как на структурное членение функциональных зон города, так и на построение системы транспортных и пешеходных коммуникаций и системы общественных центров;

3) рельеф большой сложности – гористый, со средними уклонами более 50‰ и глубиной расчленения свыше 200 м, имеющий определяющее влияние на функциональное зонирование территорий города, выбор направления его территориального развития и структурную организацию селитебной территории.

Во многих случаях необходимость размещения застройки на неудобных в отношении рельефа территориях обусловлена развитием города в течение длительного исторического периода. Так, при заложении города стратегические соображения предопределяли размещение его ядра на плоской возвышенности, доминирующей над окружающим пространством. По мере развития города осваивались определенные, благоприятные для застройки участки вокруг центров (монастырей, дворцов), располагавшихся тоже на возвышенных местах. Далее заселялись прибрежные террасы, территории вдоль подходящих к городу дорог. Конфигурация города в плане, как правило, определялась удобством размещения застройки и близостью участков к транспортным коммуникациям. Исключение застройки неудобных территорий приводило к нарушению компактности города, его расчлененности на отдельные, удаленные один от другого районы.

Ограниченность резервов территориального развития, с одной стороны, и стремление упорядочения планировочной структуры города – с другой приводят к освоению под застройку территорий, ранее рассматриваемых как непригодные или ограниченно пригодные из-за высокой стоимости работ по их инженерной подготовке.

2. ТИПОЛОГИЯ ОБЪЕМНО-ПЛАНИРОВОЧНЫХ РЕШЕНИЙ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ ДЛЯ ТЕРРИТОРИЙ СО СЛОЖНЫМ РЕЛЬЕФОМ

В существующей литературе по теме архитектурного проектирования жилых зданий для условий сложного рельефа (труды С. А. Дектерева [1] и Ю. И. Курбатова [3]) недостаточно проработаны системы описания сложного рельефа и системы жилищного строительства на нем, которые позволят выбрать тип дома, максимально соответствующий склону. Из-за разрозненности новые идеи и научные разработки в данной области не находят применения на практике, часть их устаревает или требует переосмысления и актуализации. В связи с этим существующая архитектурная типология жилых зданий для территорий со сложным рельефом нуждается в дополнении и уточнении, а сформированная в ее рамках методика проектирования таких зданий – в оптимизации и актуализации. Предлагается некоторое усовершенствование типологии, которое позволит при проектировании жилья не только учитывать уникальность природного ландшафта застраиваемых территорий со сложным рельефом, но и давать их более полное описание.

Типология жилья по способу компоновки относительно склона в наибольшей степени отражает влияние рельефа на тип жилого дома, дает возможность упорядочить большое разнообразие жилья в данной области. Для использования предлагаемой типологии на практике необходимо выделить характерные для каждого типа дома особенности, которые в наибольшей степени влияют на объемно-планировочное решение здания в зависимости от способа компоновки относительно склона.

Типы домов в табличной форме рассмотрены относительно следующих критериев оценки:

Гармоничность сочетания с природным рельефом, Сохранение природной территории, Устойчивость к воздействию окружающей среды, Обзорность.

В данном случае рассмотрены максимально упрощенные схемы различных типов жилых зданий для территорий со сложным рельефом, без указания конкретных архитектурно-композиционных решений.

Для каждого типа дома условно обозначено цветом проявление того или иного параметра оценки:

• зеленый цвет – высокая оценка;
• желтый цвет – средняя оценка;
• красный цвет – низкая оценка.

Таблица 2.

Вывод: равнинный дом малоэффективен на склонах, требуется приспособление дома под рельеф, экономичность строительства достигается благодаря массовому строительству и множеству типовых решений (включен в типологию для наглядного сравнения).

Таблица 3. Заглубленный дом.

Вывод: заглубленный дом лучше всего располагать на южных склонах с уклоном от 30 градусов. В этом случае на поверхность земли выходит только фасад, остальной объем располагается под землей. Таким образом, мы получаем 100% свободной территории на участке. Позволяет использовать под застройку не пригодные для размещения надземных зданий территории. При использовании такого типа жилья достигается минимальное вмешательство в пейзаж. Обеспечивается хорошая теплоизоляция, экологичность и экономичность, часть функций ограждающей конструкции берет на себя земля, необходимо только обеспечить несущую способность конструкции дома.

Таблица 4

Вывод: «Дом на курьих ножках» – воплощение бережного отношения к природе. Он минимально соприкасается с землей, может успешно использоваться на северных склонах, на территориях с густой и высокой растительностью. Размещение возможно на любой территории, в том числе на неблагоприятной для строительства. Сложные и нестандартные конструктивные решения; требуется утепление всей ограждающей конструкции дома, что ведет к значительному удорожанию данного типа дома.

Таблица 5. Консольный дом.

Вывод: консольный дом рекомендуется размещать в месте резкого перепада рельефа либо на верхней границе рельефа. В объеме дома формируются три пространства: над зданием, внутри здания, под зданием. Каждое из них можно использовать в качестве мест отдыха или стоянку для автомобиля и т. д. Также раскрывается эффектный вид из основной части дома. В экономическом плане сложные и нестандартные конструктивные решения ведут к значительному удорожанию данного типа дома.

Таблица 6. «Дом фантом».

Вывод: «Дом фантом» рекомендуется использовать на верхних границах сложного рельефа либо в буферных, переходных зонах для создания связи с городом, а также для формирования «второго плана», расширения природного рельефа. Позволяет компоновать крупные жилые комплексы, усиливать, выявлять рельеф, а также искусственно продолжать его.

Таблица 7 . Террасный дом.

Вывод: Строительство террасных домов обеспечивает высокую плотность застройки с сохранением высокого уровня комфортности. Также при строительстве дома возможно компенсировать часть застраиваемой территории за счет террас.

Таблица 8.

Вывод: данный тип дома может использоваться на отвесных склонах, в местности с деревьями, которые можно использовать в качестве несущей конструкции постройки. Сложные и нестандартные конструктивные решения; требуется утепление всей ограждающей конструкции дома, что ведет к значительному удорожанию данного типа дома.

Таблица 9.

Вывод: дом-мост позволяет соединить несколько пространств, например, два берега, лог, овраг или два холма. Требует поиска соответствующего места. Проектирование подобных зданий лучше всего начинать с поиска места для строительства.

Комбинированный дом.

Для наглядного сравнения типов жилья между собой результаты исследования сведены в таблицу, где схематично изображены формы рельефа, относительно которых компонуется дом, выделенный белым цветом и изображаемый преимущественно в форме куба, без учета мероприятий по улучшению его характеристик (скатная кровля и другие параметры, оптимизирующие форму).

По горизонтали представлены восемь типов жилого дома, скомпонованных относительно склона, каждый из которых рассмотрен относительно критериев оценки, расположенных в таблице по вертикали.

Для каждого типа дома условно обозначено плюсами положительное проявление того или иного параметра оценки:

• четыре плюса (фон зеленого цвета) – высокая оценка;
• три или два плюса (фон желтого цвета) – средняя оценка;
• один или отсутствие плюсов (фон красного цвета) – низкая оценка.

Кроме того, в таблице представлена возможность включить в нее по необходимости дополнительные критерии оценки.

Таблица 10.

3. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ РЕЛЬЕФА ДЛЯ ЦЕЛЕИ ЗАСТРОЙКИ

Рельеф наряду с другими природными ресурсами (водные пространства, реки, зеленые насаждения и др.) также является ценным достоянием общества. Вопросы приспособления рельефа для целей застройки неразрывно связаны с вопросами охраны окружающей среды и природных ресурсов. Одним из важнейших принципов, которым следует руководствоваться при высотной организации застраиваемой территории, является максимальное сохранение существующего рельефа, почвенного покрова, растительности, естественных форм поверхности, играющих значительную роль в формировании урбанизированного ландшафта. Изменения, внесенные в рельеф, не должны способствовать активизации нежелательных эрозионных, гидрогеологических и гидрологических процессов не только на спланированной, но и на смежных с ней территориях. Так, при отводе поверхностных вод должна быть исключена возможность эрозии почвы; вертикальная планировка не должна приводить к возникновению оползней, просадочных процессов, засолению почв, подтоплению и заболачиванию территорий или их осушению. Таким образом, необходимо комплексное решение задач вертикальной планировки с другими мероприятиями инженерной подготовки городских территорий.

Для достижения единства рельефа и застройки необходима тщательная оценка степени соответствия особенностей рельефа характеру застройки. Детальный анализ эстетических качеств рельефа предполагает не только выявление характерных его форм, но и обоснование принципов их наиболее выигрышного использования при размещении застройки (рис. 2).

Благоприятная взаимосвязь рельефа и застройки может характеризоваться двумя основными закономерностями: 1) застройка обогащает ландшафт, подчеркивая основные его формы пропорциями сооружений, ритмом их постановки и многоплановостью; 2) застройка занимает подчиненное положение по отношению к рельефу, вписывается в ландшафт, не нарушая целостности его восприятия. Так, в холмистой местности рельеф предопределяет размещение застройки по склонам холма, в то время как улицы и дороги прокладывают в понижениях. Если склоны представляют собой ряд ярусов, наиболее желательна рядовая застройка в пределах плоских участков. Застройка уступов может осуществляться как террасными зданиями, так и строчками зданий равной высоты или с постепенным повышением этажности, причем верхние здания не должны превышать бровки вышележащей террасы, чтобы не выделяться в силуэте.

Застройка верха холма зданиями, расположенными с промежутками один от другого, придают очертанию холма зубчатый вид. Лучшей формой застройки вершины является размещение на ней доминантного здания повышенной этажности, общественных зданий и сооружений с видовыми площадками.

1 – мысообразные выступы и абсолютные возвышенности; 2 – бровка яруса; 3 – склоны яруса – четко выраженные уступы; 4 – рядовая застройка; 5 – дома, ориентированные параллельно горизонталям; 6 – доминантные участки (размещение общественных центров и высотных зданий); 7 – группы 16-этажных зданий; 8 – видовые площадки; 9 – прогулочный бульвар вдоль бровки; 10 – озелененные пространства

При ярусном построении склонов особое внимание уделяется бровкам ярусов, поскольку застройка этих элементов активно участвует в создании силуэта города. Здесь размещают высотные здания, общественные комплексы, отличающиеся объемами и пропорциями от рядовой застройки. С другой стороны, с линии бровки ярусов могут открываться далекие перспективы, поэтому непосредственно вдоль бровки прокладывают прогулочные аллеи с видовыми площадками, а характер застройки нижележащих территорий должен учитывать необходимость раскрытия перспективы (рис. 3).

I-III – ярусы; 1 – склоны; 2 – акценты-доминанты; 3 – рядовая застройка; 4 – террасированная застройка; 5 – бульвары и видовые площадки

Описанные основные принципы размещения застройки на рельефе подчеркивают необходимость тщательного выбора типа зданий с целью максимального использования существующего рельефа, приспособления застройки к рельефу. Вертикальная планировка в таких случаях ограничивается сглаживанием отдельных неровностей поверхности, обеспечивающим посадку зданий, прокладку пешеходных и транспортных путей.

В градостроительной практике, при коренном преобразовании рельефа на обширных территориях чаще возникает необходимость поднятия отметок сооружений, чем их понижения. Срезка и выравнивание поверхностей обычно требуется на относительно небольших локальных площадках при размещении групп или отдельных зданий на террасах, прокладке магистралей на крутых склонах. Коренные преобразования рельефа застраиваемой территории целесообразны лишь при особо неблагоприятных природных условиях – ее затоплении паводковыми водами, высоком уровне грунтовых вод, неблагоприятном геологическом строении, изрезанности оврагами, при рекультивации нарушенных территорий.

В последнее время особенное распространение при развитии приречных городов приобрела практика поднятия уровня пойменных территорий до незатопляемых отметок за счет гидронамыва (рис. 4).

Рис. 4. Коренное преобразование рельефа при освоении пойменных территорий:

1 – естественный рельеф; 2 – поверхность намыва; 3 – горизонт меженных вод; 4 – горизонт высоких вод

O масштабах работ по гидронамыву можно судить на примере Киева, где в советский период за счет поднятия отметок поймы р. Днепра на 4-5 м осуществлена застройка жилых районов Русановка (4,1 млн. м ³ намытого грунта), Березняки (8 млн. м³ ), Оболонь (55 млн. м³ ), Левобережный (2,6 млн. м³ ) и др. Большие объемы работ по намыву были осуществлены также в Санкт-Петербурге, Куйбышеве, Волгограде, Тюмени и т. д. Во многих случаях гидронамыв применяют и для поднятия поверхности на требуемую высоту от горизонта подземных вод, выравнивания поверхности после удаления слоя торфа, ликвидации оврагов. Планируемой поверхности обычно придают минимальный уклон, обеспечивающий отвод поверхностных вод. К достоинствам гидронамыва относятся большая производительность работ и быстрая стабилизация намытого грунта (от нескольких недель до полугода в зависимости от его фракционного состава).

Особенно велика роль вертикальной планировки в комплексе работ по охране окружающей среды, связанных с рекультивацией нарушенных территорий. Градостроительное освоение территорий открытых горных выработок, террикоников, хвостохранилищ, золошлакоотвалов в качестве одной из первоочередных задач включает работы по вертикальной планировке в зависимости от размеров нарушенной территории, свойств грунта, функционального использования рекультивируемой территории: террасирование бортов и склонов, планировку-уполаживание или нивелирование отвалов, засыпку карьеров, срезку вершин или полную разборку террикоников, отвалов, хвостохранилищ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Рациональное использование земель с точки зрения сохранения их природной уникальности является на сегодняшний день одной из наиболее важных задач, которые ставятся перед архитектором. Особенно актуальна данная тема в урбанизированной среде. Сегодня проблема эффективного использования рельефа, как правило, остаётся без должного внимания. Застройка городской территории в современных условиях зачастую подчиняется логике экономической целесообразности, что само по себе подразумевает наличие неиспользуемых мест и деградацию включенных в них природных ресурсов. Такими местами являются территории со сложным рельефом, которые зачастую могут обладать не только высокими рекреационными и эстетическими качествами, но и культурно-исторической значимостью.

Далеко не все типы рельефа пригодны для освоения в принципе. Однако для большинства случаев разработаны различные методы застройки территорий со сложным рельефом, которые при их рациональном использовании обладают большими художественными достоинствами по сравнению со строительством на равнине.

Учитывая тот факт, что большую часть городской застройки составляют жилые дома, в данной работе предложена типология объемно-планировочных решений жилища в зависимости от способа компоновки относительно склона для территорий со сложным рельефом. Приведенная классификация позволяет упорядочить мировой опыт в данной области и дает возможность проектировщикам выбирать наиболее подходящий тип дома для принятия оптимального решения при проектировании жилища в условиях сложного рельефа.

Как правило, при строительстве неизбежно приходится вносить изменения в существующий рельеф. Вопросы его приспособления для целей застройки неразрывно связаны с вопросами охраны окружающей среды и природных ресурсов. Изменение рельефа не должно способствовать активизации нежелательных эрозионных, гидрогеологических и гидрологических процессов не только на спланированной, но и на смежных с ней территориях.

ЛИТЕРАТУРА

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/gorodskoe-stroitelstvo/

1) Дектерев, С. А. Архитектура жилища в условиях Урала / С. А. Дектерев. – Екатеринбург: Изд-во Уральского архитектурно-художественного ин-та, 1992. – 258 с.

2) Суворов, В.О. Типология жилья в условиях сложного рельефа по архитектурно-пространственной компоновке относительно склона / В.О. Суворов // Фундаментальные и прикладные проблемы науки : Мат. VIII Междунар. симпоз. – Т. 7. – М., 2013.

3) Курбатов, Ю.И. Архитектурные формы и природный ландшафт: композиционные связи / Ю.И. Курбатов. – Л.: Изд-во Ленинградского ун-та, 1988. – 76 с.

4) Калабин, А. В. Дом на рельефе / А. В. Калабин. – Екатеринбург: Вебстер, 2012. – 160 с.

5) Левина, Е. К. Архитектура в гармонии с природой / Е.К. Левина, Е.В. Кузьминых. – Красноярск: СФУ, 2011.

6) Леонтович В. В. Вертикальная планировка городских территорий: Учеб. пособие для студентов вузов по спец. «Городское стронтельство». – М.: Высш. шк., 1985. 119 с., ил.