Принцип независимости в строительстве

2.1 Декартовая система координат и принцип независимости

Из покон веков люди пытались создать ограждающие конструкции для создания замкнутой комфортной среды, защищающей от погодных изменений дождя, холода или жары и для защиты от внешних угроз. Замкнутое пространство образовывалось различными технологическими способами от которых зависела их форма, иногда изменяющаяся во времени, а часто тиражируемая даже веками. Ограждающие конструкции почти всегда вертикальные стены и горизонтальные перекрытия. Часто приводят данные, что создаваемые формы такого пространства должны быть ячейками способными объединяться друг с другом или наоборот делиться внутри себя, сообразно с формами оборудования и с различными функциями человека.

Объединение ячеек происходило не только в плоскости участков земли, но и по вертикали, что привело к созданию многоэтажных сооружений известных уже в Древнем Риме. Однако, естественно, что тиражирование верхних этажей возможно почти всегда только одновременно с нижними. Массово такие сооружения применялись для жилья, но возникали и общественные постройки. Тиражирование искусственных сооружений приводило к созданию поселений, а затем и городов, преимущественно состоящих из совокупности жилых ячеек для семьи и общественных объектов.

Форма пространственных ячеек была обусловлена двумя обстоятельствами. Во первых это необходимость приумножения и деления пространства на плоскости с общими для смежных ячеек ограждающими конструкциями. Для достижения единообразия ограждения должны быть прямолинейными в плане. Во вторых это технологические способы их возведения. В большинстве стран это стоечно-балочная система, легко реализуемая при наличии лесных материалов. Даже если вертикальные ограждающие конструкции не деревянные, на первых этапах развития массового строительства в большинстве случаев выполнялись деревянными перекрытия. Всё это в наиболее стандартизированной форме легче всего создаётся в декартовой системе координат.

Но не всегда это было так. Если участки земли не имеют ограничения по площадям, например степные районы, и лес в необходимом количестве отсутствует, то необходимость внешнего неразрывного деления пространства отсутствует. Возникают другие формы пространственных ячеек такие как например, отдельно стоящие юрты. Однако такой тип ячеек всё же отмирает, уступая технологии прямолинейных форм ограждающих конструкций, поскольку функции усложняются и требуются не только ограждающие конструкции, но и насыщенность ячеек новыми технологиями. В связи с этим возникает необходимость даже в этих зонах компактно объединять ячейки и сооружения собранные из них. Остаётся преимущественно декартовая система, позволяющая делить и тиражировать неразрывное пространство.

Наряду с массовым строительством жилых пространственных форм, всё большее значение приобретали общественные и их значимость повышалась, поэтому поселения и города выглядят как сочетание таких сооружений. Чаще всего они состоят из независимых участков жилой и общественной застройки, поэтому от функций деления и тиражирования между собой они освобождены. В следствие этого, декартовые системы координат для общественных здания уже не обязательны. Они могут тиражироваться в пределах участков застройки и вверх, а деление внутри них может быть более произвольным. Всё это создавало и создаёт многообразие форм в архитектуре общественных зданий.

Развитие общественных сооружений и массового жилья сложный процесс, который привёл к современной архитектуре и условной градации таких объектов в городах на две группы. В первую входят преимущественно общественные здания городов иногда и промышленного назначения, а во вторую массовое жильё. Любимая сфера деятельности большинства известных архитекторов это первая группа. Она чаще всего ограничена характеристиками участков застройки и в меньшей степени обременена технологическими требованиями. Более того, подавляющее количество таких объектов опирается на значительный бюджет строительства. Во многих случаях и этот бюджет перекрывается, поскольку незавершённый объект ещё более убыточен. Этот лакомый кусок архитектуры позволяет создать неимоверные архитектурные шедевры, прославляющие авторов. Часто за плечами архитекторов стоят государственные деятели, пытающиеся увековечить время своего правления.

Такие объекты необходимы и окупаются косвенным образом путём привлечения потока туристов, который может быть и многомиллионным. Небоскрёбы, поражающие всех высотностью и необычными конструктивными решениями и фасадами, создают притягивающую эмоциональную среду, которая таким способом часто окупается, несмотря на значительные расходы. Такие здания можно сравнить со скульптурами, восхищающие мастерством авторов и представляющих в основном только художественную ценность. Естественно, что в некоторых случаях такие знаковые сооружения окупаются и за счёт аренды площадей и их продажи.

Вторая группа – это преимущественно многоэтажные жилые здания, но среди них некоторые сочетаются с функциями общественного назначения. Это более сложная группа, поскольку в ней так же содержатся высотные здания и небоскрёбы. Кроме того, она подразделяется на классы такие, как элитное жильё, бизнес-класс, комфорт класс и эконом класс. Во многом эта классификация условная, поэтому она часто официально видоизменяется. Ещё надо отметить, что в эту группу можно отнести и индивидуальные жилые дома.

Класс жилых многоэтажных и индивидуальных зданий имеет большое значение. Элитная локация, которая может быть отнесена и к первой группе сооружений с общественными зданиями, полностью отбрасывает значимость такого фактора, как стоимость конструкций. В архитектурном плане эти объекты то же поле деятельности известных архитекторов, создающих единственные в своём роде здания. К элитным относится и индивидуальным жилые дома, которые часто превращаются в дорогие особняки.

Бизнес-класс многоэтажного жилья можно охарактеризовать так же как индивидуальные сооружения, зависящие от локации, и их владельцы способны практически полностью оплатить такое жильё или даже иметь несколько жилых объектов возможно и в разных странах. Здесь уже стоимость конструкций начинает влиять на цены, но всё же решающую роль имеет локация. Условно можно считать, что это вторая линия по локации. Индивидуальные дома бизнес-класса преимущественно расположены в элитных коттеджных посёлках и отличаются относительно большой площадью. Такие дома имеют немалую стоимость, но практически всегда легко доступны владельцам. Часто для их строительства привлекаются профессиональные архитекторы.

Комфорт-класс это многоэтажные дома которые уже в значительной степени подчиняется цене строительства. Он предназначен для большой группы населения, а возможно что и самой большой группы. Такое жильё часто уже приобретается за счёт ипотеки и в результате смены меньшей квартиры на большую. В архитектурном плане это уже массовые дома, строящиеся микрорайонами по типовым или повторяющимся проектам. Это как бы третья линия по локации, но такие дома строятся и в довольно отдалённых полностью благоустроенных районах. Индивидуальные дома в этой категории скорее всего имеют достаточную площадь для комфортного проживания без излишеств и с контролируемой стоимостью расходов на строительство и эксплуатацию. Архитектурные решения индивидуальных домов этого класса чаще всего основываются на типовых проектах.

Эконом -класс – это уже социальное жильё, хотя часто приобретается и с помощью ипотечных кредитов. Во многих случаях локация в этом случае не имеет значение и основная цель обеспечить нуждающихся доступным жильём. Такие дома во часто строятся за счёт государства. Эконом класс может быть исключён и представлен как комфортное жильё с упрощённой отделкой. К архитектурному облику таких домов не предъявляются строгие требования, требующие больших затрат. К индивидуальным домам эконом класса условно можно отнести с минимальными площадями с разнообразной индивидуальной и типовой архитектурой.

Такая градация архитектурных объектов необходима что бы определить какую долю в строительстве жилья занимают массовые конструкции у которых их цена влияет на стоимость домов в целом. Видно, что наиболее напряжённая ситуация возникает в комфорт и эконом классе, где потребности жильцов ограничиваются стоимостью. У большей части населения, даже если жильём семья обеспечена, площади не хватает и большинство владельцев хотела бы существенно её увеличить, однако такой финансовой возможности у многих нет.

Влияние стоимости земельных участков для многоэтажного строительства столь значительное, что этот фактор ощутим при сравнении цен на жильё в различных городах. В крупных городах это приводит к тому, что стоимость конструкций практически не имеет определяющего значения. Она сказывается только на их окраинах. Дело доходит до того, что самые дорогостоящие конструкции становятся рентабельными, благодаря высокой стоимости жилья, и в любом случае окупаются. Это положение распространяется не только на элитные дома и дома бизнес-класса, но и на комфорт-класс, поэтому полностью отсутствует стимул снижения себестоимости строительства.

Однако если города небольшие или строятся новые многоэтажные районы для комфортного и эконом-класса жилья, особенно за счёт государства, то фактор себестоимости начинает существенно влиять на общую ситуацию. Даже в больших городах на окраинах при наличии недорогой земли, снизив себестоимость, можно обеспечить доступным жильём большие круги населения для которых это недоступная задача. Практически предпринимаются попытки нормировать минимальную и максимальную площадь жилья, что бы оно стало доступным для жителей приобретающих её в ипотеку или по социальным программа. Часто люди получают квартиру меньшую, чем им необходимо, но таким образом жилищный вопрос все же решается. Недостаток жилой площади ощутим практически в каждой семье, даже если они считают что эта проблема для них решена.

Проще обстоит дело с индивидуальным строительством, Наличие земельного участка позволяет строить дома с большей площадью даже иногда превышающую необходимую. На индивидуальное строительство существенно влияют климатические условия. Дома в южных районах при той же стоимости отличаются значительно большими площадями, чем дома строящиеся в более суровых условиях. Дешевле обходится и необходимая инфраструктура.

Увеличение жилого фонда решается двумя путями. Первый это расширение городов со строительством новых центров такого уровня, что бы их значимость была сопоставима с существующими историческими центрами. При этом желательно, что бы были представлены все классы жилья, а комфорт-класс и социальное жильё строилось по ценам с минимальной стоимостью конструкций. Второй путь – это строительство новых городов, в том числе и миллионников, привлекательных с градостроительной точки зрения и с низкой стоимостью жилья. Это позволит резко увеличить жилой фонд и не паразитировать на высокой стоимости жилья в исторической застройке существующих городов.

Условно разделив все градостроительные объекты на две группы можно определить, что группа общественных зданий не обязательно проектируется в декартовой системе координат, а группа жилья преимущественно проектируется и строится в ней. Жилые дома в декартовой системе координат это устоявшаяся многовековая система, как указывалось, обоснованная необходимостью деления и неразрывного тиражирования ячеек жилья. Тиражирование в многоэтажных домах практически возможно только одновременно с первыми этажами, поэтому в этом случае существенную роль имеет только внутреннее деление площадей.

Удобство декартовой системы координат позволяет практически любому человеку строить жильё путём деления и тиражирования даже без специального образования. Если это сделано не профессионально и не совсем продумано, такое жильё может эксплуатироваться пусть даже с бытовыми сложностями. Практически все люди, имея определённые жилые ячейки, самостоятельно, а иногда с помощью профессионалов, занимаются делением ячеек расставляя в них элементы мебели.

Как правило, существует два способа расстановки мебели в прямоугольных в плане ячейках. Первый, когда площадь ограничена, – это практически неразрывное деление, т.е. плотная компоновка. Второй способ – свободная планировка, если есть избыток площади. Поскольку чаще всего площади не достаточно, первый способ преобладает. При этом перед жителями возникает задача размещения элементов в конкретные жёстко ограниченные размеры площадей. Приходится подбирать размеры мебели соответствующих габаритов. Создана система модулей определяющая основные параметры оборудования, но строительные размеры могут быть различными и при плотной расстановки возникает необходимость с этим считаться. Практически все владельцы жилья сталкиваются с такой проблемой.

Таким образом, декартовая система координат при малых площадях хоть и простая, но ставит в большинстве случаев сложные задачи деления практически перед всеми жителями. Проще все решается при наличии некоторого избытка площадей, когда возможна свободная расстановка мебели с меньшими строительными ограничениями. Просторные дома с некоторым избытком площадей существенно упрощают задачи меблировки и установки бытового оборудования. В каком-то смысле небольшие площади иногда привлекательны тем, что ограничивают стремление владельцев приобретать излишние элементы обустройства жилья.

В конструкциях жилья незыблемым элементом многоэтажных домов являются горизонтальные перекрытия. Практически невозможно отойти от необходимости выполнять их в виде плоских конструкций будь то балочные системы или плиты. В любом случае верхняя поверхность должна бать плоской. В декартовой системе координат жилые ячейки имеют и плоские вертикальные ограждающие конструкции. Плоские конструкции стен, разделяющие смежные помещения, почти всегда имеют по длине одинаковую толщину.

Эстетическое восприятие плоскости накладывает на их качество определенные требования. Такая плоскость должна быть настолько точной, в плане отклонения от идеальных размеров, что должна и восприниматься как идеально ровная. В условиях массового строительства это дорогостоящая процедура, требующая существенных затрат, правда которые воспринимаются как неизбежные. Она усугубляется последующим стремлением создать многослойную высококачественную отделку, включающая в себя часто штукатурку, шпаклёвку, окраску или иную финишную отделку, цена которой, для соблюдения идеальной плоскости, часто становится даже сопоставимой со стоимостью конструкций. Таким образом, ограждающая, относительно идеальная плоскость, становится трудозатратой дорогостоящей конструкций даже при применении недорогих слоёв отделочных материалов.

Экономичность массовых жилых многоэтажных домов даже на относительно дорогих участках застройки всё равно имеет большое значение, поскольку эти же типовые конструкции применимы и для домов эконом класса. В декартовых координатах самая экономичная конструкция это коробчатая структура. Большинство городов это сочетание разного типа коробчатых систем. Что бы избежать полного однообразия сооружения в декартовой системе координат здания насыщают различными элементами, позволяющими изменить облик коробчатой системы. Этот относится как к многоэтажным жилым так и к общественным зданиям.

Основными приёмами, позволяющими уйти от коробчатой структуры являются взаимное смещение коробчатых объёмов, создание выступающих элементов таких как балконы и лоджии, применение эркеров различных форм. На первых этажах иногда устанавливаются стоечно-балочные несущие конструкции. Во многих случаях, что бы не потерять привлекательность сооружений, применяют высококачественную не дешёвую отделку плоских фасадных граней прямоугольной структуры, например, плиточные материалы. Естественно, что все дополнительные элементы приводят к удорожания простейшей коробчатой системы. При строительстве на дорогих участках застройки эти затраты не имеют принципиального значения и покрываются высокой рыночной стоимостью жилья.

Опыт строительства в декартовых координатах панельных домов с полным исключением всех излишеств был в начале развития этого метода домостроения. Он показал насколько невыразительна архитектура таких сооружений, т. е. декартовые координаты в самом экономичном случае – это однообразные дома, которые могут быть изменены усложнением и удорожанием. Тем не менее были и удачные решения, например, район «Лаздинай» в Вильнюсе. Но и здесь без некоторых дополнений и к коробчатой структуре, следовательно, дополнительных затрат не обошлось.

Таким образом декартовая система координат создаёт неразрывные жилые пространства легко делимые, но требующие особой обработки плоских ограждающих конструкций и дополнительных затрат на декорирование коробчатой структуры зданий. Тем не менее, развитию такого строительства помогало и помогает простота стоечно-балочной системы основанной на технологии обработки древесины и, в последствие, на прокатной технологии металла, которая часто служит формой и для бетонных изделий.

Во всех многоэтажных сооружениях изменить плоскостное решение верха перекрытий практически нельзя, но оси плоскостей вертикальных стен не обязательно должны построены в плане в декартовых координатах. Их направление может быть изменено. Они могут располагаться в лучах полярных координат, могут быть совмещены с прямолинейными осями, имеющими изменённые не прямоугольные углы между собой и теоретически любыми, следовательно, и сами стены в плане могут иметь разнообразную форму. Это позволяет и помещения ограждаемым ими иметь в плане различной формы площади.

Если есть избыток площадей и большие пролёты, то функции, протекающие на этих площадях, вполне могут быть вписаны в неплоские нелинейные ограждающие конструкции. В связи с этим можно считать, что функции протекающие на этажах не зависят от формы ограждающих конструкций и, следовательно, от системы координат к которым они привязаны. Таким образом, существует принцип независимости функций от системы координат и привязанным к ним ограждающим конструкциям в строительстве.

Эти положения не вызывают особого возражения применительно к общественным зданиям с достаточным избытком площадей и это открывает большие возможности для архитекторов всего мира. В элитных жилых домах и многих жилых домах бизнес-класса большой избыток площадей делает функции человека так же в меньшей степени зависимыми от ограждающих конструкций. Однако для массового многоэтажного жилья, где практически всё строится в декартовой системе координат принцип независимости кажется неприемлемым.

Поскольку для домов предназначенных для большинства населения себестоимость строительства является основополагающим фактором, массовое жильё строится в декартовых координатах в виде коробчатых конструкций, изменённых, что бы избежать единообразие форм тем или иным затратным способом.

В массовом строительстве преобладает декартовая система координат, но возможна ли изменить это положение и насколько это целесообразно? Оказывается можно создать и иной метод строительства жилья в другой системе координат.

Во всех направлениях науки известно, что линейные закономерности являются частным случаем общих нелинейных законов. Поэтому замена системы координат в строительстве имеет и более глубокий философский смысл. Возникает вопрос насколько это рационально и как сложные функции деятельности человека, семьи могут вписаться в не декартовую систему координат и насколько принцип независимости применим в жилищном строительстве.

2.2 Принцип независимости в жилищном строительстве

Функциональная деятельность человека настолько сложна, что её изучение и систематизация может быть выполнена весьма условно. Она ограничивается и определяется для современных квартир в многоэтажных зданиях весьма простым способом количеством комнат, помещений и площади. Во всех случаях присутствуют функционально необходимые кухни и санитарные узлы. Основной принцип систематизации – большей семье больше комнат и больше площадей.

Для квартир все же можно определить какой-то максимум, когда увеличение количества комнат и площади становится не обязательным, особенно, если учесть ещё и возрастающие при этом эксплуатационные расходы. Нижняя граница максимума по площади и количеству комнат может быть определена как количество комнат соответствующих числу членов семьи и плюс одна комната, т.е. расчёт ведётся по числу спален. Этот принцип применим во многих странах. Если это соразмерить с площадью жилой площади приходящейся на человека в развитых странах, то это другие площади квартир, т.е. квартира должна быть существенно больше. Однокомнатная квартира – это две комнаты и кухня в сумме примерно шестьдесят метров, двухкомнатная – это три комнаты в сумме сто двадцать метров, трёхкомнатная – четыре комнаты – сто восемьдесят метров и т. д. Для достижения такой цели количество существующей жилой площади во многих странах должно быть значительно увеличено.