Надо избегать не только пониженных участков, но и участков с высоким уровнем стояния грунтовых вод. Если же по каким-либо соображениям для строительства заглубленного здания выбран именно такой участок, то уровень грунтовых вод может быть понижен различными путями. Один из способов — устройство системы дренажа.
Если же высокий уровень грунтовых вод наблюдается в грунте с высокой водопроницаемостью, дренажная система может не справляться с притоком воды и возникает необходимость в устройстве достаточно мощной гидроизоляции внутри здания. Довольно часто устройство гидроизоляции совмещают с применением системы дренажа.
Борьба с повышенной влажностью — одна из самых серьезных проблем, возникающих при строительстве заглубленных зданий.
До недавнего времени подвальные помещения не рассматривались как жилые пространства. Пока цокольный этаж или подвал служили дополнительным складским или вспомогательным помещением, вопросам борьбы с влажностью уделялось недостаточное внимание. Такое отношение к цокольному этажу сохраняется и по сей день, хотя этот этаж уже довольно часто используют в качестве жилого помещения. Для борьбы с влажностью стен можно применять некоторые методы, однако они малоэффективны.
Проект предусматривает строительство дома на южном склоне холма в виде трех полусфер с засыпкой задней части здания. В одной из полусфер предполагается разместить три спальни и ванную комнату; в другой полусфере, жилые помещения расположены на втором этаже, а на первом находятся кухня, столовая и общая комната. Малая полусфера служит крытой верандой и является частью входа в здание. Жилые помещения имеют окна сложной конфигурации; в спальне оборудован солярий. Окна оборудованы затекающими элементами для уменьшения теплопо-ступлений летом и надежными запирающими устройствами, обеспечивающими сохранение тепла зимой.
Энди Дэвис пришел к выводу, что заглубленное здание может быть весьма эффективно с энергетической точки зрения и весьма удобно для жилья. Вместе с семьей он построил «Дэвис-Кэйв» стоимостью 15 тыс. долл (включая стоимость отделки и оборудования).
Основная часть здания (прямоугольная секция была добавлена позже) решена в форме восьмигранника, чтобы уменьшить длину свободно-стоящих стен. Внутренняя часть выполнена из монолитного железобетона; толщина покрытия 300 мм, толщина задней и боковых стен 200 мм, а передней и единственной открытой стены 300 мм.
Система отопления: тепловой насос «Топик-Хаус»—здание возвышающегося типа. Окна всех жилых помещений выходят на поверхность земли. Несмотря на то, что с северной стороны открывается прекрасный вид на долину р. Миннесота, окна здания были ориентированы на юг с целью максимально^-го использования солнечной энергии. С этой стороны перед зданием расположены пологие холмы и прямо перед зданием — искусственный пруд. За счет концентрации всех жилых помещений в центральной части здания, а всех спален в одном крыле удалось избежать длинного коридора, характерного для зданий этого типа.
Конструкции: стены из бетонных блоков, применяемых в сельском строительстве для силосных ям; пол и покрытия монолитные железобетонные.
Конструкция здания весьма оригинальна. Здание спланировано таким образом, что 80% стен находится на 1,5 м ниже уровня земли, но с обоих этажей открывается красивый вид на пруд и луг. Толщина стены с окном, ориентированной на юг, 250 мм; остекление тройное.
Вариант «Кларк-Нельсон-Хаус» служит примером того, как заглубленное здание может быть вписано в окружающую среду.
Оно расположено в склоне холма, имеет круглую форму и не выделяется на местности. Естественная древесная и кустарниковая растительность при строительстве не была нарушена, на засыпке хорошо разрослась трава, благодаря чему здание стало частью пейзажа.
С восточной стороны здания хорошо просматривается вход и гараж. Кроме основной своей функции блок «вход-гараж» выполняет функцию опорной конструкции для солнечных коллекторов, ориентированных на юг. Стены — пустотные железобетонные, покрытие из сборных железобетонных плит.
В отличие от других зданий «Джоунс-Хаус» имеет деревянный пол, который служит перекрытием технического подполья. Техническое подполье выполняет функцию системы распределения теплого воздуха, поэтому пол в здании постоянно теплый.
Наиболее интересный вариант представляет собой здание, спроектированное на склоне и построенное в г. Стоу (Массачусетс). Крытый атриум обеспечивает эффективное использование пассивной солнечной энергии. Воздух прогревается в нижней части здания; за счет естественной циркуляции дополнительное тепло поступает в помещение. Владельцы этого дома получают еще одно преимущество, выращивая на крыше овощи.
Первый из домов типа «Эколоджн-Хаус» архитектор Джон Бернард построил в 1973 г. для себя в качестве дачи и, в то же время, чтобы продемонстрировать характеристики заглубленных зданий. Огромный успех этого проекта привел к тому, что Бернард запроектировал еще четыре здания атриумного типа (один с двумя внутренними двориками) и три здания возвышающегося типа, располагаемых на склонах.
Дом построен на участке, аналогичном тому, на котором возведен «Уинстон-Хаус» и на этом аналогия кончается. В отличие от «Уинстон-Хаус», имеющего четкую прямоугольную планировку (1 — общая комната; 2 — кухня; 3 — столовая; 4 — спальня хозяев; 5 — вспомогательное помещение; 6 — спальня), этот дом имеет стены криволинейных очертаний, в ряде случаев применены арочные перекрытия отдельных помещений и т. д. Метц хотел продемонстрировать, что «заглубленное здание не имеет ограничений в конфигурации и предоставляет архитектору полную свободу», а также, что «технология строительства заглубленных зданий проста и базируется на применении обычных методов». Как и для «Уинстон-Хаус», для строительства этого дома Метц использовал бетонные балки и дерево.
Рассмотрим различные типы, детали и варианты проектных решений, подтверждающие возможность строительства заглубленных зданий, которые отвечают различным потребностям н вкусам. Причем земляная засыпка позволяет использовать растительность в качестве «живого материала», который каждый сезон изменяет внешний вид здания.
Должен ли человек проектировать дом с учетом собственных нужд или же обязан принимать во внимание потребности будущего владельца и других людей. С точки зрения администратора, работающего в области строительного законодательства, ответ совершенно ясен: все здания время от времени меняют владельцев и какие-либо особые требования первого из них не должны создавать угрозу безопасности последующих.
Стабильность склонов. Расположение заглубленного здания в склоне представляет собой идеальный вариант решения. Однако при проектировании такого здания в крутом склоне необходимо уделять особое внимание обеспечению стабильности склона и поддержанию нормального давления.
Здесь даны общие характеристики зданий трех различных конфигураций и рассмотрены основные особенности проектирования.
В этом случае, однако, трудно выполнить изоляцию достаточно тщательно;крыша может образовывать навесы независимо от козырька;
крыша может иметь свесы и по длинному фасаду здания вместе с балками или несущими стенами. Консоль может представлять собой независимую панель, отделенную от остальной конструкции температурным швом;
Оболочки. Поскольку нагрузки на крышу и стены у заглубленных зданий более высокие, чем у обычных (из-за наличия земляной засыпки), оправдано применение криволинейных пространственных конструкций. Геометрия этих конструкций позволяет обеспечить более высокую несущую способность при меньшем расходе материалов, чем у обычных конструкций. В результате получается весьма экономичная конструкция, способная нести значительные нагрузки.
Перекрытия первого этажа. Как уже говорилось, перекрытие первого этажа создает самые большие реакции в стене. Поэтому очень важно в этом случае не допускать больших проемов в перекрытии первого этажа в месте примыкания в стене, воспринимающей давление грунта. Наилучшее решение заключается в том, чтобы перекрытие служило е качестве балки для стены.
Крыша, прежде всего, воспринимает вертикальные нагрузки от грунта, снега и т. д. Плоская крыша (не обязательно горизонтальная) вследствие этих нагрузок работает на изгиб.
Как уже было сказано выше, изгиб — это не самый эффективный вид нагрузки, и с точки зрения экономичности конструкции в целом особое внимание должно уделяться конструкциям, поддерживающим крышу.
Высота цокольных стен из монолитного бетона должна быть меньше высоты этажа. Для обеспечения водостойкости бетона максимальное во-доцементиое отношение должно быть 0,48. Более плотный и водостойкий бетон можно получить при низком значении водоцементного отношения и хорошей вибрации во время уктадки.
Минимальная толщина цокольных стен 200 мм.
Конструктивные элементы, применяемые для строительства заглубленных жилищ, можно подразделить на две группы. К первой группе относятся наиболее часто употребляемые системы с вертикальными стенами и плоской либо скатной крышей: это обычные железобетонные стены и пустотные плиты покрытий, а также деревянные или стальные каркасы. Ко второй группе относятся железобетонные, стальные арки и купола.
