КОНСТРУКЦИЯ ПОСЕЛЕНИЯ
SETTLEMENT STRUCTURE

Изобретение относится к области гражданского и промышленного строительства и касается, в частности, новой конструкции поселения с интегрированной в жилищный комплекс транспортной инфраструктурой.
Применение свай не только в качестве фундамента, но и в качестве опорной конструкции, на которой можно возводить здание, располагающееся не на уровне земли, а над ней или над уровнем водной поверхности, позволяет использовать территории, на которых ранее не возводились постройки в силу невозможности формирования опорной конструкции принятого типа (фундамента). Устройство свайных фундаментов возникает, если верхние слои грунтов являются слабыми, малопрочными и сильносжимаемыми, то есть они являются малопригодными для устройства на них фундаментов мелкого заложения без улучшения свойств грунтов. Сваи передают нагрузки от сооружения на нижние, как правило, более уплотненные и прочные слои грунта. Свайные фундаменты применяются, если они являются в рассматриваемых условиях более экономичными и индустриальными, в силу того, что отсутствует необходимость в рытье котлована, достаточно ввинтить или вдавить сваи в грунт до несущего слоя (Статья «Свайные фундаменты», 2011, выложена в разделе «Новость, достижение, отзыв» на сайте «Маркетинг Союз» в Интернете в режиме онлайн по адресу: http://www.msouz.ru/newscard.aspx?id=1455).
Такой принцип создания базовой опорной конструкции в своем техническом продолжении лег в основу создания поднятых над водной поверхностью зданий. Это позволило сохранить акваторию под зданием и при этом в условиях практического отсутствия площадей с несущей возможностью возвести здание на таком месте, которое ранее не рассматривалось в качестве места застройки.
Например, в статье «Город на сваях в Марселе», 2010, выложенной в разделе «Архитектура, интерьер» на сайте «NOVATE» в Интернете в режиме онлайн по адресу: http://www.novate.ru/blogs/100310/14271/ (решение принято в качестве прототипа), описан проект целого района в Марселе, который согласно проекту должен расположиться там, где сейчас находится старый порт. Районная застройка на площади акватории представляет собой несколько небоскребов, торчащих из воды, соединенных между собой и с берегом в единое целое. По проекту это будет настоящий город в городе. Здесь будут и школы, и торгово-развлекательные центры, множество жилья, отели, офис - все, что нужно для жизни, работы и отдыха.
По сути конструкция такого поселения представляет собой опорную систему в виде вертикально ориентированных свайного типа элементов типа стоек, одной частью встроенных в земную поверхность или в несущий слой дна водной поверхности и другой частью возвышающихся над уровнем земной или водной поверхности, здания, смонтированные на свайного типа элементах с образованием пространства между этими поверхностями и нижним уровнем зданий.
Недостаток такого решения заключается в том, что стойки расположены на близком расстоянии друг от друга, что исключает при возведении опорной системы типа свайно-стоечного фундамента сохранность экологического уровня почвенного участка под возводимым зданием.
Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении плотности застройки при сохранении природного ландшафта под этой застройкой.
Указанный технический результат достигается тем, что в конструкции поселения, содержащей опорную систему в виде вертикально ориентированных свайного типа элементов, одной частью встроенных в земную поверхность или в несущий слой дна водной поверхности и другой частью возвышающихся над уровнем земной или водной поверхности, здания, смонтированные на свайного типа элементах с образованием пространства между этими поверхностями и нижним уровнем зданий, свайного типа элементы выполнены в виде полых колонн железобетонной конструкции, внутреннее пространство которых предназначено для размещения элементов транспортной инфраструктуры вертикального перемещения и коммуникационных систем, оголовок колонн выполнен в виде вертолетной площадки и снабжен элементами системы сбора атмосферных осадков, колонны расположены на расстоянии друг от друга с образованием в плане сетки колонн, каждые две смежно расположенные из которых связаны между собой по крайне мере одним горизонтально вытянутым модулем в виде объемного блока с плоской эксплуатируемой кровлей, который шарнирно связан с этими колоннами с опиранием на них по типу балки коробчатого сечения, представляющей собой по крайней мере одноуровневую застройку.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящее изобретение поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг.1 представлена конструкция поселения, вид сверху;
фиг.2 - то же, что на фиг.1, вид сбоку.
Согласно настоящему изобретению рассматривается новая конструкция создания поселений типа городов (фиг.1 и 2), основанная на том, что она содержит опорную систему в виде вертикально ориентированных свайного типа элементов, одной частью встроенных в земную поверхность или в несущий слой дна водной поверхности и другой частью возвышающихся над уровнем земной или водной поверхности. Здания смонтированы на свайного типа элементах с образованием пространства между этими поверхностями и нижним уровнем зданий. Поселения: комплекс сооружений, обеспечивающий жизнедеятельность человека в масштабе дома, квартала, района, города.
Свайного типа элементы выполнены в виде полых колонн 1 железобетонной конструкции, внутреннее пространство которых предназначено для размещения элементов транспортной инфраструктуры вертикального перемещения и коммуникационных систем, оголовок колонн выполнен в виде вертолетной площадки 2 и снабжен элементами системы сбора атмосферных осадков. Колонны представляют собой опорные коммуникационные шахты (ОКШ): вертикальная цилиндрическая железобетонная конструкция, совмещающая функции несущей опоры и коммуникационной шахты (габариты: диаметр - 12-22 м, высота - 50-300 м, современный уровень строительной техники позволяет строить ОКШ высотой более 1000 м).
Колонны расположены на расстоянии друг от друга с образованием в плане сетки колонн. Проект основан на построении города как каркаса/конструкции/структуры (стоечно-балочной системы), опирающейся на природный ландшафт редкими (10-200 м друг от друга, увеличение диапазона пролетов на сегодняшний день технически выполнимо, но экономически нецелесообразно) колоннами, высота которых может составлять от 25-1000 м.
В колоннах, являющихся ОКШ, размещены лифты, лестницы, система быстрого (аварийного) спуска и вертикальные инженерные коммуникации. Колонны расположены на расстоянии 130 м друг от друга. Схема их расположения (сетка колонн) может быть любой: прямоугольной, треугольной, сотовой, комбинированной.
Каждые две смежно расположенные колонны связаны между собой по крайне мере одним горизонтально вытянутым функциональным модулем 3 в виде объемного блока с плоской эксплуатируемой кровлей, который шарнирно связан с этими колоннами с опиранием на них по типу балки коробчатого сечения, представляющей собой по крайней мере одноуровневую застройку. Горизонтальные функциональные модули (ГФМ): вытянутый в горизонтальном направлении объемный блок с плоской эксплуатируемой кровлей, одно-, двух-четырехуровневый, работающий как шарнирно опирающаяся балка коробчатого сечения (габариты: длина - 40-130 м, ширина - 12-22 м, высота - 8-13 м).
Две смежно расположенные колонны могут быть связаны между собой разнесенными по высоте на расстоянии друг от друга горизонтально вытянутыми модулями, каждый из которых представляет собой по крайней мере одноуровневую застройку. Горизонтально вытянутый модуль может представлять собой многоуровневую застройку. Или две колонны связаны между собой несколькими разнесенными по высоте модулями.
Такая конструкция позволит интенсифицировать городское пространство и сохранить природный ландшафт за счет:
- активного использования вертикальных характеристик пространства (высоты, глубины);
- совмещения функций дома, квартала, микрорайона в одной пространственной многофункциональной структуре (ПМС);
- приоритета экологических характеристик (озеленение, инсоляция, аэрация, минимизация площади застройки) в построении ПМС.
Под понятием «интенсификация» в данном контексте понимается повышение плотности застройки, сохранение природного ландшафта, увеличение придомовых территорий за счет использования эксплуатируемых кровель, совмещение в одной градостроительной системе (ПМС) характеристик малоэтажной («таунхаус») и высокоурбанизированной многоэтажной застройки.
Конструкция поселения приобретает 3-мерную структуру за счет «отрыва» всех городских объектов от поверхности земли и активного использования высоты (до 300 м) с получением концентрированной, но в то же время экологичной и гуманной среды обитания.
Наиболее эффективна эта архитектура для территорий:
- имеющих высокую стоимость;
- густонаселенных;
- подверженных рискам природных катастроф (наводнения, цунами, землетрясения, оползни);
- требующих более активного использования, при невозможности освободить эту территорию от существующих строений:
- перенасыщенных коммуникациями;
- не пригодных для традиционных видов застройки (сложный рельеф, болота, леса, мелкие водоемы и т.д.).
Интенсификация в данном контексте:
- повышение плотности застройки;
- сохранение природного ландшафта;
- увеличение придомовых территорий за счет использования эксплуатируемых кровель;
- совмещение в одной градостроительной системе (ПМС) характеристик малоэтажной («таунхаус») и высокоурбанизированной многоэтажной застройки для формирования поселения типа «куста».
Речь идет о создании 3-мерных городских структур с сохранением ландшафта под ними. Предлагается поднять на несущих опорах (ОКШ) структуру, совмещающую в себе функции дома, квартала, микрорайона и города. Эта структура по своим пространственным характеристикам напоминает куст. Ее высота, ширина и длина соизмеримы. Она имеет возможность свободно развиваться по всем перечисленным направлениям. Она, за счет своей перфорированности по вертикали, хорошо удовлетворяет требования по градостроительной аэрации и инсоляции. Как конструкция куст - это обычная стоечно-балочная система.
При прямоугольной (в т.ч. квадратной) сетке колонн куст (по длине ГФМ) следует ориентировать в направлениях СВ-ЮЗ, СЗ-ЮВ по сторонам света, исходя из требований инсоляции.
В кусте роль балки выполняет функциональный модуль, шарнирно опирающийся на стойки, шириной ок. 20 м. Длина модуля обусловлена расстоянием между стойками. Модуль - балка, является пространственной конструкцией. Ее эксплуатируемая кровля служит искусственной городской территорией, увеличивая территорию куста до 33%. На ней расположены пешеходные дорожки, зеленые насаждения, полоса горизонтального транспорта, возможно - строения. Основные строения жилого, социального, офисного и технического назначения расположены ниже - в коробчатом пространстве «балки».
В середине пролета модуля располагается дополнительная вертикальная коммуникация диаметром около 4 м для аварийной эвакуации людей, а также сброса «ливневки» и канализационных стоков.
«Балки» по высоте имеют воздушные зазоры около 10 м. Низ нижней «балки» расположен на высоте около 40 м от уровня земли. Такая перфорация куста и обеспечивает его свето- и воздухопроницаемость. Отрыв нижних «балок» от земли на высоту около 40 м позволяет сохранить природный ландшафт, располагая куст над лесами, водоемами или малоценной малоэтажной застройкой. Этот прием также защищает куст от природных катастроф (цунами, сели, наводнения).
Площадью застройки в этом случае следовало бы считать (в отличие от принятых норм) лишь площадь опоры ОКШ.
Приоритетом современного градостроительства является сохранение и максимально эффективное использование природного ландшафта и пространства над ним. Поэтому все городские объекты, не требующие естественной аэрации и инсоляции, проектируются в подземном многоуровневом пространстве.
Схема вертикального зонирования общекустовых социальных и инженерных систем может иметь следующий вид:
1 - нижний уровень: объекты технического и коммунального назначения;
2 - средний уровень: объекты общественного межкустового транспорта (в т.ч. пересадочные узлы), парковки, театры, кинотеатры, музеи, развлекательные заведения;
3 - верхний частично инсолируемый уровень - городские рекреации (зимние сады), спортивные и детские объекты, учреждения здравоохранения.
Кусты, удаленные друг от друга на расстояние в 2 км и более, связываются между собой скоростным подземным (метро) и надземным (монорельс, струнный транспорт, автомобильные дороги на эстакадах, вертолеты, дельтапланы) транспортом. Наземные дороги должны стать исключительным явлением (для эпизодического использования экстренными службами) и, наряду с конными тропами, использоваться только для экологического и велосипедного транспорта.
Транспортные связи внутри «куста» обеспечиваются:
- монорельсом, на уровне нижних ГФМ;
- лифтами в ОКШ;
- электроскутерами, велосипедами, роликами - по выделенным на эксплуатируемых кровлях ГФМ дорожкам.
В конструкции поселения используется инженерное обеспечение, преимущественно автономное. Основная разводка - в вертикальных шахтах ОКШ. Инженерные коммуникации ГФМ трассируются в нижнем техническом уровне ГФМ и полностью доступны для эксплуатации.
Настоящее изобретение позволяет решить следующие градостроительные задачи:
- организация максимально компактных поселений, соизмеримых по основным геометрическим характеристикам: длина, ширина, высота (глубина);
- максимальное сохранение природного ландшафта, как одного из важнейших факторов жизни человека;
- максимальное использование подземного пространства;
- минимизация протяженности и упрощение эксплуатации внутрикустовых коммуникаций: пешеходных, транспортных, инженерных;
- использование высоты (глубины) как главного резерва формирования поселений.
Настоящее изобретение представляет собой переход от современного экстенсивного использования доступного для строительства пространства, поглощающего природный ландшафт, к новому решению, интенсивно использующему 3-мерность пространства и экономящему природный ландшафт.