Погода в Санкт-Петербурге | Pogoda78.ru

Тепловая жесткость климата и его влияние на теплопотребление зданий и сооружений

Тепловая жесткость климата и его влияние на теплопотребление зданий и сооружений

1 Тепловая жесткость климата и его влияние на теплопотребление зданий и сооружений Игнатьев В.С., Кобылин В.П., Шадрин А.П. Теплоснабжение на Севере, является самым энергоемким и самым расточительным сектором экономики. Установление потребности в топливе источников теплоты в условиях Севера производится на основе свойства (теплопроводность) строительных материалов, используемых в ограждающих конструкциях отапливаемых зданий. норм разработанных для России в целом, с В условиях резко-континентального некоторой поправкой для северных условий, которые не в полной мере учитывают климата возрастает роль абсолютной особенности климатологических условий влажности наружного воздуха и его Якутии. Это сверхнизкие температуры ниже С и сухость воздуха влияющие на теплосодержание. Влажность атмосферного теплофизические свойства материалов ограждающих конструкций зданий. воздуха зависит от местности, времени года, Ключевые слова: тепловая жесткость циркуляции атмосферы. Территория Якутии климата, теплопотребление зданий и сооружений, климат, энергетические наиболее открыта для доступа арктического особенности теплопотребления в условиях Крайнего Севера. воздуха, из-за которого она достигает центральных районов сильно иссушенной Одним из основных факторов, имеющих из-за климатических особенностей. Это огромное влияние на связано с процессами осаждения осадков, энерготеплопотребление при создании инея, при снижении температуры воздуха заданных тепловоздушных режимов в ниже 0 0 С, минус С и обширностью зданиях, является климат. Главной особенностью климата на Севере территорий. [1] Вода в наружном воздухе находится в виде являются: резкие колебания температуры мелкодисперсной влаги во взвешенном наружного воздуха, превышающие 30 0 С и состоянии до температуры минус 41 0 С, а более за сутки; большой перепад начиная ниже минус 41 0 С, вся влага температур наружного и внутреннего замерзает, образуя мельчайшие частички воздуха, превышающие С при льда, образуя морозный туман, который расчетном режиме; длительный наблюдается в населенных пунктах в отопительный период, достигающий зимнее время. Это явление накладывает иногда почти года; отрицательное значение свой отпечаток на процессы теплопередачи среднегодовой температуры наружного через ограждающие конструкции воздуха. отапливаемых помещений, который до Сухой климат, преобладающий на Севере, конца не изучен. вносит свои поправки в теплозащитные Также на повышение общих тепловых 1

2 потерь зданий влияет ветер. Это происходит вследствие увеличения коэффициента теплоотдачи наружных поверхностей ограждающих конструкций. Теплопроводность λ, Вт/ (м С), строительных материалов может изменяться в широких пределах и производится по следующей формуле: где λ = λ + δ, (1) Â ñ λ ñ - коэффициент теплопроводности сухого материала; δ - приращение коэффициента теплопроводности на 1% повышения объемной влажности. Большинство строительных материалов являются сложными капиллярно-пористыми коллоидными телами. Их поры и капилляры могут быть заполнены влажным воздухом, водой и льдом. В связи с такой структурой процесс теплопередачи в толще строительных материалов лишь условно можно рассматривать как теплопроводность, так как наряду с теплопроводностью в порах материала происходит теплообмен излучением, конвекцией, а также перенос теплоты в результате перемещения влаги в толще материала и ее фазовых превращений. В связи с этим то, что обычно называют теплопроводностью, практически есть условный коэффициент, учитывающий всю сумму факторов, участвующих в передаче теплоты в толще материала.[2] Обычно îá теплопроводность пористых материалов значительно возрастает при увлажнении. так как теплопроводность воды, равная 0,58 Вт/(м С), в 25 раз больше теплопроводности воздуха. Значительное влияние на теплопроводность материалов оказывает температура, при которой они эксплуатируются. Это связано с повышением теплопередачи путем лучеиспускания и конвекции. Особенно она заметна для изделий с крупными порами, воздушными прослойками. [3] При понижении температуры ниже нуля большая часть влаги, содержащейся в материале, превращается в лед, который имеет теплопроводность 2,3 Вт/(м С), т.е. в 4 раза большую теплопроводности воды. В связи с этим при понижении температуры ниже 0 С теплопроводность влажных материалов почти всегда возрастает. Этот факт ставит определенные задачи при создании различных ограждающих конструкций отапливаемых зданий: во первых, не допустить увлажнения материалов в конструкции стены; во вторых, учет при выборе материалов при конструировании стен; в третьих, учесть изменения теплофизических характеристик в период эксплуатации здания. В этих условиях учет климатических факторов (абсолютной влажности воздуха, низких температур наружного воздуха и ее 2

3 низкой абсолютной влажности, подвижности воздуха), влияющих на физические свойства материалов (теплопроводность, влажность, воздухопроницаемость), становится необходимым, ввиду изменения теплозащитных свойств последних, оказывающего значительное влияние на общие тепловые потери зданий и сооружений. В метеорологии для комплексной оценки влияния климатических факторов принят показатель суровости климата (S) в баллах [4]; S = ( 1 0,04t н ) (1 + 0,272V ) (2),где t н -температура наружного воздуха, К 0 ; V - максимальная скорость ветра в момент действия температуры воздуха t н, м/с. Для оценки влияния суровой погоды при эксплуатации машин и механизмов применима формула расчета максимальных значений баллов технической жесткости(s т ) в баллах в зависимости от основных климатических факторов. [4, 5]; 11 S T = ( t + t ) (1 + 0,05V ) (1 + 0,02ξ ) ϕ (3) мин ср где t мин - минимальная из возможных температур воздуха, 0 С ; t ср 11 - средняя температура воздуха самого холодного месяца, 0 С; V - средняя скорость ветра за три наиболее холодных месяца, м/с ; ξ - наибольшее расстояние значений суточной температуры в течение наиболее холодного месяца, С 0 ; φ - относительная влажность воздуха самого холодного месяца в относительных единицах; t мин - определяется из зависимости t мин = 1,25 t 1 ср, 1 где t ср - средняя температура воздуха наиболее холодной пятидневки, 0 С. Эти показатели определяют влияние климатических факторов применительно к человеку и техническим конструкциям на открытом воздухе [7]. Для оценки воздействия климатологических параметров, их воздействия на теплозащитные свойства ограждающих конструкций и на надежность инженерных систем, обеспечивающих тепловой и влажностный режим в помещениях отапливаемых зданий, предлагаем ввести понятие «тепловая жесткость климата» по аналогии «технической жесткости климата для машин и механизмов» [6]. Критерий жесткости климата должен учитывать комплексное влияние на теплопотребление зданий и сооружений следующих параметров, характеризующих климат: - фактических температур наружного воздуха; 3

4 - длительность стояния отрицательных температур; - подвижность воздуха (ветровое воздействие); - влажность наружного воздуха; Возникает необходимость обобщения всех факторов и установление одного общего критерия - тепловой жесткости климата. На основе опыта проектирования теплоснабжения населенных пунктов РС(Я), и обобщения результатов расчета теплопотребления отдельных теплопотребляющих объектов может быть предложена следующая формула определения тепловой жесткости климата: 0 S = ( 1 + tср ) (1 + n0 / 365) (1 + k V )(1 f1 / f 2 ) (4) р где t о - средняя температура воздуха наиболее холодной пятидневки, 0 С ; t ср о - средняя температура воздуха за отопительный период, 0 С; n о продолжительность отопительного периода, сут; k коэффициент влияния ветрового напора на теплопотери здания; V - средняя скорость ветра за отопительный период, м/с ; f 1 абсолютная влажность наружного воздуха при t р о ; f 2 абсолютная влажность наружного воздуха при t о ср. Показатели тепловой жесткости климата, рассчитанные для отдельных населенных пунктов по предлагаемой формуле см.табл.1. Населенный пункт V, Введения показателя «тепловая жесткость климата» даст возможность учесть влияние климатических факторов на свойство материалов применяемых в ограждающих конструкциях, которые влияют на общее теплопотребление и проводить более точные прогнозы при проектировании систем теплоснабжения населенных пунктов. ТАБЛИЦА 1.ПОКАЗАТЕЛИ ЖЕСТКОСТИ КЛИМАТА. ЛИТЕРАТУРА м/с f 1, г/м 3 3 f 2, г/м Верхоянск 1,0 0,015 0,550 2,693 Кюсюр 3,0 0,024 0,904 2,915 Оймякон 0,9 0,013 0,534 2,694 Якутск 1,6 0,030 0,808 2,654 Иркутск 2,4 0,144 2,359 2,154 Москва 3,9 0,33 3,663 1,929 [1] Климат Якутска. Под редакцией канд.геогр.наук Ц.А. Швер, С.А. Изюменко,- Л.: Гидрометеоиздат, с.:ил. [2] Горчаков Г.И. Специальные строительные материалы для теплоэнергетического строительства. М.: Стройиздат, с. [3] Грушман Р.П. Справочник теплоизолировщика. Л.: Стройиздат, Ленинградское отделение, с S о 4

5 [4] Григорьев Р.С., Ларионов В.П., Уржумцев Ю.С. - Методы повышения работоспособности техники в северном исполнении. - Новосибирск: Наука, с. [5] Кох П.И. Климат и надежность машин.- М.: Машиностроение,1981г.-175с.,ил. [6] Степанов А.В., Игнатьев В.С.Жесткость климата и надежность систем теплоснабжения. Известия Самарского научного центра РАН. Том 14 4(5) 2012г. С [7] Ларионов В.П. Электродуговая сварка конструкций в северном исполнении.- Новосибирск: Наука, с. БИОГРАФИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ Виталий Петрович Кобылин окончил Томский политехнический институт в 1969 году по специальности «Электрические станции». Доктор технических наук,, заведующий отделом электро-энергетики ИФТПС СО РАН, заместитель председателя Президиума Якутского научного центра по научной работе. Исследования направлены на разработку научных основ повышения надежности, живучести и эффективности систем транспорта электроэнергии в экстремальных условиях Севера, включая решение режимных вопросов протяженных воздушных линий с применением преобразовательной техники для снижения потерь напряжения и мощности; методику и способы повышения надежности работы элементов воздушных линий и открытых подстанций. Аркадий Петрович Шадрин родился 1 августа 1941 г окончил Томский политехнический институт им. С.М. Кирова, теплоэнергетический факультет, специальность «атомные электростанции и установки» году защитил кандидатскую диссертацию в Ленинградском политехническом институте на тему «Разработка методики и исследование оптимального состава основного оборудования и областей применения атомных ТЭЦ» с 1978 года доцент ЯГУ кафедр теплофизики, теплогазоснабжения и вентиляции и электроснабжения. С 1996 года председатель Якутского отделения Ядерного общества России (ЯО ЯОР). Заведующий сектором теплоэнергетики отдела электроэнергетики ИФТПС СО РАН Владимир Степанович Игнатьев родился 9 мая 1945 г году окончил Таллиннский политехнический институт по специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция» гг. главный специалист института «Якутгражданпроект». С 1994 г. Доцент кафедры теплогазоснабжения и вентиляции строительного факультета Якутского государственного университета (ЯГУ). В 2001 начальник технического отдела Государственного учреждения «Дирекция по реконструкции строительных объектов ЖКХиЭ» с 2002г. н.с. сектора теплоэнергетики отдела электроэнергетики ИФТПС СО РАН. Заслуженный работник народного хозяйства Республики Саха (Якутия). 5

Как климат влияет на строительство

При проектировании дома необходимо учесть множество факторов, и один из этих факторов – влияние климата на строительство. От того, в какой климатической зоне происходит стройка, зависят многие конструктивные решения здания: толщина стены, выбор утеплителя и так далее.

Всего, в России 4 климатических района:

На карте показано расположение климатических районов, а в таблице указаны усредненные параметры, которые необходимо учесть при строительстве: среднемесячная температура в самый жаркий и самый холодный месяц, средняя скорость ветра за три зимних месяца, среднемесячная относительная влажность в самый жаркий месяц.

Строительство в южных районах

При проектировании зданий в жаркой местности следует учесть возможный перегрев дома. Для защиты от перегрева помещений используют толстые слоистые стены. Это нужно для циркуляции воздуха. Еще одной проблемой строительства в южных районах является избыток солнечной радиации. Защитой от солнечного света служат различные приспособления: козырьки, жалюзи, навесы, часто выкрашивают стены и кровлю в светлые тона.

Строительство в северных районах

При строительстве в северных районах необходимо обеспечить теплоизоляцию конструкции здания. Для этого используют различные утеплители (пенопласт, стекловата, керамзит и так далее). Также применяются конструктивные решения: делается тамбур, сокращается периметр наружных стен, применяется тройное остекление.

Если вы хотите более подробно узнать как климат влияет на строительство, то лучше посмотреть СНиП «Строительная климатология».СНиП-23-01-99

Влияние климатических воздействий на температурно-влажностное состояние поверхностных слоев многослойных наружных ограждающих конструкций зданий

Основные параметры, влияющие на температурно-влажностное состояние и разрушение поверхностных слоёв многослойных наружных ограждающих конструкций из капиллярно-пористых материалов. Определение влияния погоды на долговечность наружных стен здания.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Подобные документы

Численное исследование температурно-влажностного состояния трёх вариантов возведения ограждающих конструкций здания. Анализ решений, характеризующихся наиболее благоприятным температурно-влажностным режимом. Расчёты на паропроницание и теплоустойчивость.

курсовая работа [283,2 K], добавлен 31.03.2015

Плотность, теплопроводность, термическое сопротивление строительных материалов. Теплопередача в однородном ограждении при установившемся потоке тепла. Общая последовательность выполнения технического расчета. Влажностное состояние ограждающих конструкций.

методичка [197,0 K], добавлен 02.07.2011

Подбор конструкции окон и наружных дверей. Расчет теплопотерь помещениями и зданием. Определение теплоизоляционных материалов, необходимых для обеспечения благоприятных условий, при климатических изменениях с помощью расчета ограждающих конструкций.

курсовая работа [29,0 K], добавлен 22.01.2010

Исследование состояния теплофизических свойств ограждающих конструкций зданий. Лабораторные исследования теплозащитных свойств ограждающих конструкций. Математическое моделирование 3-слойной ограждающей конструкции. Расчет коэффициента теплосопротивления.

дипломная работа [4,2 M], добавлен 20.03.2017

Теплотехнический расчет ограждающих конструкций. Сопротивление теплопередаче наружных стен, чердачного покрытия, перекрытий над подвалом, наружных дверей и ворот, заполнений световых проемов. Аэродинамический расчет систем вентиляции жилого здания.

Влияние климата на формообразование в архитектуре Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Данная статья посвящена архитектурной климатологии и её роли в проектировании зданий и сооружений. Актуальность темы в том, что возрастает необходимость сокращения негативного антропогенного воздействие на окружающую среду и снижения энергетических затрат в эксплуатации зданий. В данной статье представлена классификация климатических зон и описание типологии архитектурного формообразования в них. Таким образом, создание рациональной архитектуры, ведёт к улучшению не только физического и психологического состояния человека, но и экологической обстановки в целом.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Халлаф А.

Текст научной работы на тему «Влияние климата на формообразование в архитектуре»

Магистрант кафедры архитектурного проектирования ННГАСУ

г. Нижний Новгород, РФ

ВЛИЯНИЕ КЛИМАТА НА ФОРМООБРАЗОВАНИЕ В АРХИТЕКТУРЕ

Данная статья посвящена архитектурной климатологии и её роли в проектировании зданий и сооружений. Актуальность темы в том, что возрастает необходимость сокращения негативного антропогенного воздействие на окружающую среду и снижения энергетических затрат в эксплуатации зданий. В данной статье представлена классификация климатических зон и описание типологии архитектурного формообразования в них. Таким образом, создание рациональной архитектуры, ведёт к улучшению не только физического и психологического состояния человека, но и экологической обстановки в целом.

Архитектурная климатология, природно-климатические условия, климатопы.

С незапамятных времен человек возводил жилище с учетом климатических условий местности. Шли эпохи, появлялись новые технологии. С развитием технического прогресса мы не только получили новые материалы, конструкции, но и утратили идентификацию архитектуры с ее окружением. Современные технические возможности обеспечивают здания автономным микроклиматом, который не зависит от внешних условий среды. На поддержание инженерных систем уходят большие энергетические затраты. Из-за отходов производства загрязняется окружающая среда, а человек находится в зоне риска, находясь в таких условиях.

Активный рост населения и повышение плотности застройки городов разрушает баланс между естественной природой средой и рукотворными сооружениями. Растения и живые организмы вытесняются городом с помощью строительных конструкций и инженерных коммуникаций. Упрощая биологический состав окружающей нас среды, мы делаем её дискомфортной и менее жизнеспособной.

Архитектурная климатология - как часть архитектурной физики, указывает на взаимосвязь климатических условий как с архитектурой зданий, так и с градостроительными образованиями. Эта наука опирается на типологию архитектурных сооружений, включая народное зодчество, строительную физику, гигиену, экологию, экономику и эстетику.

Климатическими элементами являются: температура, влажность воздуха, ветер, солнечная радиация, осадки.

Учитывая совокупность трех факторов: температуры, относительной влажности воздуха и ветра, можно составить климатическую характеристику местности (города). Специфика климата, отклонение от комфортных условий определяется по показателям критических значений климатических факторов и их функциональной взаимосвязи. Учитывая эти факторы среды следует формировать комплекс требований, учитываемых при проектировании зданий, окружающей территории, застройки.

При проектировании промышленных предприятий важно учитывать показатели ветрового режима. Эти данные определяют границы санитарно-защитных зон вокруг селитебной застройки. В таких задачах необходимо оптимальное решение ориентации улиц и зданий, типов жилых секций, организации внутридомовых пространств.

Биоклиматические факторы являются определяющими для формирования архитектуры. Их условно можно разделить на четыре обобщающие группы:

- фактор наличия биологических ресурсов. [1]

На основании проведенного анализа и исследования эволюции биоклиматического жилища были выявлены уровни влияния климатических факторов на архитектуру. Зависимость архитектуры от

климатических факторов, представленная в таблице 1. [1]

Зависимость архитектуры от климатических факторов [1]

Факторы уровни Солнце Ветер Осадки Температурно-влажностный режим

Участок Ориентация здания, организация зеленых насаждений Ориентация здания, ветрозащитные мероприятия Дренаж воды и характер зеленых насаждений Плотность застройки

Форма Углы наклона кровли и стен дома Аэродинамика объема Тип и характер кровли; посадка здания. Наличие чердачных и подземных пространств.

Несущий остов Массивность Ветровые нагрузки Снеговые нагрузки Деформационная жесткость

Оболочка Характер световых проемов, солнцезащитных элементов, колористическое решение. Устройство воздухозабора и ветрозащиты Гидроизоляция и влагостойкость Теплоизоляция

Внутреннее пространство Планирование инсоляционного режима помещений Раскрытие во внешнюю среду Характер зеленых насаждений Тепловое зонирование и раскрытие во внешнюю среду

Инженерное оборудование Система кондиционирования и вентиляции Устройство вентиляции Водоснабжение и канализация Теплоснабжение или кондиционирование

В градостроительной климатологии новым направлением науки является выделение микроклиматических типов застроек - КЛИМАТОПОВ.

Микроклиматические типы застроек (климатопы) [2]

Горсасюл жлюнтнческая зона (кгпшзтоп) ВйзУаЛЬвЫЙ ОбДЙЬ (схемы) Aspect ratio (МП)* Плотность НС- куссгеенных покрытий.

Вы сом плотная застройка повышенной этажности, коыыерчеавдеяогак центры ■Vi M t J 2 00

Вы сок? плотная средне- и малоэтажная исгройкл. историческая застройка ППППЛ. я 1.0-2.5 SO

Средне плотная средне-этажная. срен^гушесгеенне джтая застройка 0.5-1.5 65-S5

Высоко плотная средне- и малоэтажная застройки иромыпиевно-кедагу-взльного и торгового Назначения (гзражй. сел алы, супермаркеты я т.д.) 0.05-0.2 75-95

Низкоплотная малоэтажная застройка (тауяхауеы, коттеджные поселки) ^ 0.2-0.6 35-65

Смешанная хоктрасгаая иызхошгстная застройка с высоки"! золей озеленения ;ли;гатугы оольнипы. сдорткомплексы) 0.1-0.5 40

Пригородная зова с отдельно отояшимн злдння-ш ------- 0 05 10

* aspect ratio - отношение средней высоты зданий а сооружений (в ряде случаев - и деревьев) к характерному расстоянию между ними. В прималктральжй застройке - средняя высота фроята злкнй к пшрдне \ляпы. ** отношение площади ироепшн зданий и водонепрэюшаемьгх поверхностей к обшей жегашн.^чвети___

В Германии, например, на основе классификации климатопов (таблица 2) выделяются территории с разной величиной числа альбедо: климатопы городские с плотной и высокоплотной (деловые центры) застройкой, с малой плотностью - «город-сад», климатопы производственных зон, транспортных магистралей и т.п., а также естественно-природные - водные, лесные, луговые и др.. [2 ,с.5]

Выделяются четыре основных климатических пояса в каждом полушарии Земли: экваториальный, тропический, умеренный и полярный. Между основными зонами располагаются переходные пояса -субэкваториальный, субтропический и субполярный. [1]С учетом климатических факторов можно выявить следующие особенности формирования архитектуры:

Для территорий с жарким сухим климатом характерна заглубленная, замкнутая форма. Ориентация основных фасадов относительно солнца направлена в противоположную сторону. Здания имеют компактный план и раскрыты жилыми помещениями в затененный внутренний двор. Характерной особенностью является тепловое зонирование помещений, устройство системы естественной вентиляции (использование принципа бадгиров), совмещенной со сбором и хранением дождевой воды, минимальное количество открытых световых проемов. Ограждающие конструкции отличаются массивностью, для обеспечения надежной теплоизоляции. Кровля по большей части делается плоской, эксплуатируемой.

В зоне жаркого влажного климата имеет место быть открытый тип зданий, приподнятых над землей. Сооружения строятся с многослойной изоляцией от солнечной радиации и простой системой естественной вентиляции. Важным фактором в сохранении комфорта человека является озеленение и применение водоемов (в качестве охлаждения) во внутридворовом и окружающем пространствах.

В теплом климате возможны различные конфигурации планировочных решений. Хорошо применение способа открытия помещений в окружение при помощи буферных пространств, использование больших световых проемов (витражей). Необходима аэрация внутренних помещений через террасы, лоджии, внутренние дворики. Режим эксплуатации помещений - полуоткрытый, со сквозным либо угловым проветриванием. На южной стороне для открытых окон необходимы солнцезащитные конструкции.

В холодном климате применяют компактную планировку с небольшим периметром внешних стен. Хозяйственную и жилую зоны соединяют закрытыми переходами. На входной группе устраивается тамбур. Для ограждающих конструкция применяются многослойные конструкции с хорошей теплоизоляцией. При большой снеговой нагрузке необходимо учитывать несущую способность конструкции кровли, уклон скатов и вид кровельного покрытия.

Природно-климатические условия очень разнообразны в различных регионах. Поэтому так необходим комплексный подход в оценке воздействия окружающей среды на архитектуру. Архитектурное проеткирование должно быть направлено на комфортное пребывание человека в среде обитания. Создавая рациональное окружение, применяя экологичные материалы, используя возобновляемые источники энергии, архитектор не нарушает целостность природы и человека в ней.

Список использованной литературы:

1. Пипуныров П.В. Фактор местности в архитектуре биоклиматического малоэтажного жилого здания//Архитектура и дизайн. Теория и практика. 2011. ВЕСТНИК ОГУ №9 (128).

2. Учет природно-климатических условий местности в архитектурном проектировании: учебно-методические указания к курсовой расчетно-графической работе / под ред. В.К. Лицкевич, Л.И. Конова. -М.:МАРХИ, 2011.- 44 с.

Воздействие температурного режима окружающей среды на ВХО

Россия – страна с относительно холодным климатом, зимние температуры отрицательные. Расположена в четырех климатических поясах: арктическом, субарктическом (моря Северного Ледовитого океана, арктические острова, северная материковая территория), умеренном (большая часть территории) и субтропическом (небольшой участок Черноморского побережья Кавказа).

Почти повсеместно климат континентальный, степень континентальности возрастает в направлении с запада на восток по мере ослабления влияния Атлантического океана. В этом же направлении циклоны приносят основные осадки. В зимнее время континентальный воздух весьма холоден.

По климатическим показателям Россия делится на ряд зон. Российская Арктика с длительным солнечным днем (когда солнце не опускается за горизонт с начала апреля до середины сентября) и столь же продолжительной полярной ночью (когда солнце не встает над горизонтом с середины октября до конца февраля). Субполярный климат с долгой очень холодной зимой и коротким прохладным летом характерен для побережий Северного Ледовитого океана. Мурманск остается практически незамерзающим портом благодаря притоку относительно теплых вод Северо-Атлантического течения.

Северо-восточная половина территории России от Кольского п-ова до Сахалина отличается субарктическим климатом с долгой и холодной зимой, коротким, но теплым летом. В пределах этой зоны, в Якутии, находится Оймякон, где наблюдался абсолютный минимум температуры (–71 C) для северного полушария Земли. Средняя температура января здесь –49 C, июля 15 C.

Европейская часть России с ощутимым влиянием Атлантики – тут происходит трансформация морского умеренного влажного воздуха в сухой континентальный, а сам климат быстро меняется с запада на восток.

Западно-Сибирская равнина с Алтаем и Саянами, где усиление континентальности климата идет с севера на юг.

Восточная Сибирь с ярко выраженным континентальным климатом – холодной зимой, теплым летом;

Дальний Восток с типично муссонным климатом. В расположенном на берегу Японского моря Владивостоке: средняя температура января –12 C, июля 21 C.

Зимой над Сибирью, Средней и Центральной Азией регулярно возникает область высокого атмосферного давления – азиатский антициклон. Наиболее холодный месяц года в России – январь, на берегах морей – февраль.

Зона влажного умеренно-континентального климата с довольно коротким теплым летом и умеренно холодной зимой простирается от Финского залива до Урала юго-западнее субарктической зоны в Европейской части страны. Она включает Москву и Санкт-Петербург. Средняя температура июля в Санкт-Петербурге 17 C, января –7 C; в Москве, расположенной в глубине континента, соответственно 18 C и –11 C.

Нынешнее общее потепление климата в России отмечено с 70-х годов 20 в. и является беспрецедентным за последние 1000 лет (0,9° С за 100 лет). Основные интервалы потепления: 1910–1945, 1970-е и 1990-е. 1998 – самый теплый год 20 в. Самый интенсивный рост температуры наблюдался в Прибайкалье и Забайкалье, причины его толкуются гипотетически.

Количество осадков уменьшается с северо-запада на юго-восток в европейской части и с юго-востока на северо-запад в азиатской части страны. На равнинах количество осадков составляет от 700 до 200 мм, в горах – до 2000 мм.

Климатические условия региона, в котором построен и эксплуатируется водохозяйственный объект, также могут влиять на его несущую способность и надежность.

Изменение температурного режима при эксплуатации бетонных и железобетонных конструкций приводит к тому, что в одних случаях к образованию трещин ведет напряженное состояние при незначительных отрицательных температурах, то есть при первом замораживании, в других – конструкция, рассчитанная на однократное замораживание до очень низких температур, покрывается сетью трещин при циклическом замораживании и оттаивании.

Разрушение свай-оболочек Тюменского речного порта вызванные

воздействием низких температур

Основной из причин разрушения свай-оболочек Тюменского речного порта является воздействие низких температур.

Воздействие низких температур в первую очередь влияет на долговечность сооружений и учитывается при назначении строительных материалов, толщины стен, толщины защитного слоя бетона до арматуры и гидротеплоизоляционных покрытий, производстве строительных работ в зимний период.

Несоблюдение при строительстве причальных набережных требований предъявляемых к строительным материалам при производстве работ в особо суровых климатических условиях может самым негативным образом отразиться на прочностных характеристиках конструкции. Причальные набережные в условиях вечной мерзлоты испытывают особо агрессивное воздействие факторов окружающей среды, как в период строительства, так и в период эксплуатации. Поэтому особое внимание при производстве работ в суровых климатических условиях должно уделяться соблюдению технологии производства работ.

Общий вид причальной набережной

ОАО «Якутский речной порт» в п.Мохсоголлох

Причальная набережная в поселке Мохсоголлох (Республика САХА Якутия) расположенном около 250 км от Якутска, вверх по течению р. Лена, является одним из наиболее наглядных примеров, какой урон конструкции может нанести отступление от проектных норм и нарушения при производстве работ. Место расположения набережной относится к району с особо суровыми климатическими условиями. Зима продолжается 7…8 мес. и отличается устойчивыми морозами с температурой –50…–60°С. Лето теплое, но очень короткое, около 2. 2,5 мес. Наблюдаются значительные годовые и суточные колебания температуры. Годовая амплитуда температуры достигает 102°С, среднемесячная – 62°С, а суточная – 24°С.

Строительство причальной набережной в поселке Мохсоголлох велось относительно недавно в 80-е годы ХХ века.

Конструктивная схема причальной набережной Якутского речного порта в п.Мохсоголлох

Первоначально набережная была запроектирована в виде гравитационной стенки вертикального профиля, высотой – 16,2 м. Вертикальная часть стенки выполнена из монолитного железобетона. Шапочный брус выполнен из монолитного бетона. Стенка возведена на монолитной армобетонной постели толщиной около 0,50 м. Обратная засыпка выполнена местным скальным грунтом. В основании причальной набережной залегают известняки, в кровле выветрелые.

Строительство причальной набережной велось неквалифицированными рабочими, привлеченными из располагающейся в то время в этом районе исправительной колонии. Работы по возведению причальной набережной производились в зимний период времени при особо низких температурах. Возведение бетонных конструкций в таких условиях нуждается в особо строгом соблюдении правил производства бетонных работ при отрицательных температурах.

Халатное отношение к строительству причальной набережной привело к тому, что при производстве бетонных работ были допущены следующие отступления от технологии производства бетонных работ в зимний период времени: некачественно выполнена опалубка; бетонная смесь не соответствовала требуемым характеристикам для сооружений данного типа; нарушена технология зимнего бетонирования.

Вышеперечисленные нарушения привели к тому, что при проведении обследования состояния причальной набережной после завершения строительства, взятые образцы бетона даже отдаленно не соответствовали требуемым характеристикам. Когда отобранные образцы бетона принесли в теплое помещение, после оттаивания они рассыпались в руках. Было принято решение о перепроектировании причальной набережной в гравитационную стенку полуоткосного профиля. Верхняя часть набережной была снята. Откос выполнен из железобетонных плит. Несущая способность причальной набережной не соответствовала первоначально запроектированной.

Хотя период эксплуатации для причальных набережных гравитационного типа довольно продолжительный и составляет около 45 лет причальная набережная в п. Мохсоголлох уже через 20 лет пригодна для эксплуатации лишь при значительном ограничении нагрузок. Натурное обследование причальной набережной проведенное Экспертным центром Безопасности и Надежности сооружений созданным в 2000 году на базе кафедры Строительного производства, конструкций и экологии Новосибирской государственной академии водного транспорта летом 2002 года показало, что причальная набережная претерпевает значительную потерю несущей способности. Наблюдается интенсивный вымыв грунта обратной засыпки из под откосной части конструкции сточными водами. Проведенные измерения выявили, что горизонтальные перемещения в сторону акватории значительно превышают допустимые.

При незначительной загрузке причальной набережной горизонтальные перемещения достигали 8,71 см. Высотные перемещения кордонных марок составили 3,62 см.

Однако проведенные исследования показали, что бетон за период эксплуатации значительно повысил свои прочностные характеристики. Предел прочности бетона откосной части составил Rcж = 240 МПа. Марка бетонных конструкций соответственно М 200 (В 150).

Предел прочности бетона вертикальной части - Rcж = 410 МПа. Марка бетонных конструкций соответственно М 400 (В 350).

Набору прочности бетона послужило благоприятное воздействие факторов окружающей среды, таких как, влажность воздуха, перегружаемые грузы, состав вод акватории и окружающей среды.

В непосредственной близости от причальной набережной находится цементный завод, цементная пыль которого, при достаточной влажности воздуха, заполняет пустоты в бетоне, образуя довольно плотное покрытие. Также благоприятным фактором могло явиться то, что на причале в основном перегружались вяжущие строительные материалы.

Вымывание грунта обратной засыпки сточными водами

Полученные результаты обследования показали, что значительные горизонтальные перемещения в связи с низкой несущей способностью в настоящее время вызваны не низкой прочностью бетона, а вымыванием грунта обратной засыпки, выполненной местным скальным грунтом с углом внутреннего трения. Из-за отсутствия отвода сточных вод происходит вымывание мелкого заполнителя обратной засыпки. В откосной части под плитами образовались пустоты глубиной до 0,30 м. Все это привело к разупрочнению основания конструкции и потере несущей способности.

После проведения обследования было рекомендовано понизить нагрузки на причал на расстояние 15 м до 20 кН/м2, остальной участок 40 кн/м2, а также выданы предписания о необходимости проведения полного комплекса ремонтных работ по улучшению состояния причальной набережной, с целью предотвращения дальнейшей потери несущей способности.

Территорию России можно поделить на зоны в зависимости от ледового и температурного воздействия: