В климатических зонах с умеренным климатом здания располагают на местности так, чтобы максимально увеличить продолжительность инсоляции. В условиях выраженного рельефа для жилой застройки и размещения участков детских учреждений и зон отдыха выбираются преимущественно южные склоны, хорошо инсолируемые и с хорошим микроклиматом.
В зонах с жарким климатом, наоборот, предусматривают солнцезащитные мероприятия. Благоустройство территории включает в себя устройство навесов, зеленых насаждений с густой разветвленной кроной, сокращающих время прямого солнечного облучения территории.
Инсоляция отдельного здания зависит от его ориентации по сторонам горизонта. Различают меридиональную, широтную и промежуточную ориентацию здания.
При меридиональной ориентации здания располагают основными осями по направлению север-юг. Такая ориентация обеспечивает равномерную инсоляцию обоих фасадов и минимальную площадь участков постоянного затенения. Однако ее недостатком является то, что в околополуденные часы, когда солнечные лучи больше всего богаты ультрафиолетом и теплом, инсолируется лишь торцевая часть зданий.
При широтной ориентации здания располагают основными осями по направлению запад-восток. Здесь инсолируется только один (южный) фасад зданий. Прямые солнечные лучи не попадают в комнаты, ориентированные на север. При промежуточной ориентации зон постоянного затенения нет, все четыре фасада здания имеют инсоляцию, однако неравномерную.
Освещение группы зданий зависит, кроме того, и от расстояния, на котором находится одно здание от другого, а также от высоты соседнего здания. Для применения вида ориентации зданий на местности учитываются также композиционный прием застройки и рельеф местности.
Кроме рассмотренных факторов, большое значение в градостроительстве имеют и другие элементы климата. Например, величина осадков на данной территории учитывается при инженерном благоустройстве территории, расчете водосборного бассейна, регулировании поверхностного стока и проектировании ливневой канализации.
3.2. Ландшафтно-географические и геологические условия
Для принятия любого градостроительного решения по развитию территории города необходима информация инженерно-геологических исследований на данной территории: геологические, гидрогеологические, геоморфологические, гидрологические и ландшафтные характеристики.
Эта группа факторов когда-то имела решающее значение для функционирования и развития городов. В настоящее время по мере развития инженерных знаний, техники, технологии производства расширяются возможности строительства и жизнедеятельности городов в сложных геологических, геоморфологических, гидрологических условиях. Однако недостаточное их знание, недоучет действия этих факторов и непринятие или несвоевременное принятие инженерных мероприятий может приводить, и зачастую приводит, к возникновению экстраординарных ситуаций в городах.
Геологические и гидрогеологические условия - это состав, несущая способность пород, их возраст и порядок напластования, подземные воды, активность геолого-динамических процессов.
Несущая способность грунтов определяется как величина возможного давления на грунт без его разрушения, отнесенная к единице площади (кг/см2). Наиболее сильные грунты - скальные. Они выдерживают давление в десятки кг/см2. Наиболее слабые грунты - так называемый плывун - мелкий пылеватый грунт, сильно насыщенный водой. Его несущая способность близка к нулю.
Обычно грунты бывают неоднородны и залегают в виде горизонтальных слоев. Графическое изображение геологических горизонтов называется стратиграфией грунта. Задачей изучения грунтов является выбор такого горизонта, который был бы наиболее подходящим как основание под фундамент с наименьшим объемом земляных работ.
По грунтовым условиям территории считаются благоприятными при расчетном сопротивлении от 1,5 кг/см2 и выше, допускающие устройство фундаментов зданий и сооружений обычного типа. При расчетном сопротивлении от 1 до 1,5 кг/см2 грунты считаются неблагоприятными, так как требуют устройства фундаментов усиленного типа. При более низких значениях грунт относится к категории особо неблагоприятных, требуя устройства сложных фундаментов.
К неблагоприятным относятся участки грунтов с наличием карстов. Карстом, или карстовым явлением, называется химическое растворение горных пород в земной коре и на ее поверхности, сопровождающееся образованием крупных пустот (каналов, пещер). Карстовые явления имеют место в областях с залеганием легко растворимых горных пород (известняка, гипса, доломитов и т. д.) вследствие их вымывания грунтовыми водами. Такие пустоты значительно снижают несущую способность грунта.
Формы карста на земной поверхности могут иметь самые разнообразные очертания - канавки, борозды, щели размером от нескольких сантиметров до метра, которые обычно распространяются на больших площадях, называющихся карстовыми полями. Наиболее распространенная форма карстовых явлений - карстовые воронки, достигающие по своим размерам от 1 до 100 м в диаметре и глубины от 1 до 20 м. К наиболее крупным карстовым явлениям относятся карстовые котловины и поля, шахты и пропасти, карстовые колодцы и пещеры. Развитию карстовых форм способствуют эрозионные процессы.
Строительство зданий и сооружений в районах распространения карстовых явлений представляет немалые трудности. Большую опасность представляют собой карстовые полости для зданий и сооружений, передающих на грунт значительные нагрузки, сооружения береговых мостовых опор, поэтому сооружения стремятся разместить в более благоприятном месте. Если это не представляется возможным, то требуемая прочность закарстованных пород обеспечивается путем заполнения пустот, инъекции сначала смесей с песком, затем - цементно-глинистым раствором. Эти мероприятия трудоемки и дороги, поэтому участки с карстовыми пустотами при капитальном строительстве стараются избегать.
Сейсмичностью называется способность недр Земли порождать очаги землетрясений. Землетрясение - это колебание земной поверхности, вызванное естественными процессами в земной коре.
Внешние проявления землетрясения оцениваются по 12-балльной шкале: 1 балл регистрируется только приборами, переход от неразрушительных к разрушительным сотрясениям соответствует 7 баллам.
Землетрясения обычно охватывают обширные территории. При сильных землетрясениях нарушается целостность грунта, разрушаются здания и сооружения, выходят из строя коммунально-энергетические сети, имеются человеческие жертвы. Разрушения на поверхности Земли зависят, помимо энергии, выделившейся при землетрясении, от глубины очага и качества грунтов. Наибольшие разрушения происходят на рыхлых, сырых и неустойчивых грунтах. Большое значение имеет и качество наземных построек.
В сейсмоопасных районах строительство ведется по специально разработанным правилам. Применяются особые строительные материалы и конструктивные системы, направленные на обеспечение надежной сейсмостойкости зданий и сооружений. Устойчивость и прочность зданий рассчитывается на возможную в данной зоне балльность землетрясения.
Задачей градостроительства является формирование в населенных пунктах расчлененной планировочной структуры, рассредоточенное размещение жилищно-гражданских и промышленных объектов. По рекомендациям СНиП 2.07.01-89* для городов, расположенных в районах сейсмичностью 7-9 баллов, следует применять одно-, двухсекционные здания высотой не более 4 этажей, а также малоэтажную застройку с приусадебными участками.
Около 20% территории России, включающей в себя Сибирь, Дальний Восток и Северный Кавказ, относится к категории сейсмоопасной. Во всем мире в связи с глобальными экологическими изменениями наблюдается возрастание сейсмической опасности, расширение зон сейсмоопасных районов. В связи с этим возникают проблемы не только сейсмостойкого строительства, но и сейсмозащиты уже построенных в таких зонах зданий и сооружений. Особую опасность в этих районах представляют взрывоопасные производства, атомные и тепловые электростанции.
Оползнем называется значительное смещение земляных масс по склону, состоящих из горных пород разного состава. Движение оползня начинается вследствие нарушения равновесия склона и продолжается до достижения нового состояния равновесия.
Причины оползневых явлений и классификация оползней весьма разнообразны. Основной причиной возникновения оползней является избыточное насыщение подземными водами водонепроницаемых горизонтов. Если эти горизонты располагаются слегка наклонно в сторону склона, то грунты, по поверхности этого слоя расположенные выше, под воздействием нагрузки сползают вниз. Сползание геологических пород происходит чаще всего по берегам рек и водоемов, на горных склонах, но также сползают и так называемые подошвенные слои на почти горизонтальном рельефе.
В России около 20% городов подвержены этому явлению. Перемещения значительной массы породы, вызванные оползнями, могут приводить к катастрофическим последствиям. Оползни могут разрушать отдельные объекты и подвергать опасности целые населенные пункты, повреждать коммуникации, трубопроводы, телефонные и электрические сети, угрожать водохозяйственным сооружениям.
Оползни, вызванные изменением природных условий, как правило, не начинаются внезапно. Первоначальным признаком начавшихся оползневых подвижек служит появление трещин на поверхности земли, разрывов дорог и береговых укреплений, смещение деревьев и др. С максимальной скоростью оползни движутся в начальный период, затем их скорость постепенно замедляется.