Конструктивные решения и проектирование реконструкции зданий

КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕКОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ

     
Особенности конструкций зданий различных периодов постройки

Конструктивные особенности здании исторической застройки, к которым могут быть отнесены здания, эксплуатирующиеся более 100 лет, заключаются в использовании стеновой конструктивной системы с различным расположением и числом несущих стен (при явном преобладании продольно-стеновой конструктивной схемы).

Фундаменты - в подавляющем большинстве случаев - ленточные бутовые, реже бутобетонные или кирпичные. На слабых и водонасыщенных основаниях (например, в зоне исторической застройки в Санкт-Петербурге) фундаменты расположены на основаниях из деревянных свай. При понижении уровня грунтовых вод ниже оголовка свай наступает быстрое разрушение последних, что требует своевременного усиления оснований и фундаментов.

Несущие стены зданий исторической застройки выполнены преимущественно из красного кирпича в сплошной цепной кладке. Замена части внутренних стен кирпичными столбами встречается только на отдельных участках и продиктована планировочными требованиями.

Междуэтажные перекрытия выполнены, как правило, по деревянным балкам, роль которых в обеспечении пространственного взаимодействия элементов здания существенно меньше, чем горизонтальных железобетонных дисков перекрытий в современных зданиях. Соответственно в зданиях исторической застройки был предусмотрен более частый шаг поперечных стен, выполняющих роль диафрагм жесткости, и предусмотрены меры, обеспечивающие взаимодействие пересекающихся стен (перевязка кладки, прокладка пачечного железа в горизонтальных швах кладки в уровне перекрытия и др.).

Несущие стены имеют утолщение (сверху вниз) в 1/2 кирпича (120 мм) в виде ступенчатого уступа с внутренней стороны в уровне перекрытия. Толщина стен и нижних этажах достигает 31/2 - 5 кирпичей (900-1300 мм). В случаях, когда перекрытия первого этажа выполнены в виде кирпичных сводов, толщина стен, воспринимающих распор сводов, достигает 6-7 кирпичей (1550-1800 мм).

Дощатые или паркетные полы выполнены по звукоизоляционной засыпке из песка или кирпичного боя. В наиболее капитальных ломах применены конструкции перекрытий с "плавающим полом", в котором конструкция пола опирается не на основные, а на дополнительные балки, уложенные по засыпке, что существенно улучшает звукоизоляцию.

С конца XIX века широкое распространение получают конструкции перекрытий по стальным балкам. Устройство по стальным балкам традиционного деревянного наката и пола сохраняло основной недостаток деревянных перекрытий - низкую огнестойкость. Устройство между металлическими балками кирпичных (а позже - бетонных) сводиков приблизило конструкции перекрытий по долговечности и огнестойкости к конструкциям кирпичных стен. С начала XX века получают широкое применение железобетонные перекрытия системы Ф. Геннебика, состоящие из главных балок, второстепенных балок и плиты, монолитно связанных между собой в процессе бетонирования перекрытия.

Крыши зданий исторической застройки - скатные, с организованным наружным водостоком со стальной (реже - черепичной) кровлей по деревянным или висячим стропилам. Этот тип конструкции крыши оказался наиболее востребованным вплоть до сегодняшнего дня. Появились только новые варианты кровельного покрытия - асбестоцементные листы, пластмассовая и металлическая черепица, и пр.

Широкие обследования кирпичных, крупноблочных и крупнопанельных зданий массового жилищного строительства в СССР показывают необходимость реконструкции этого фонда по градостроительным, функциональным и эксплуатационным требованиям. Поскольку для зданий, отличающихся предельно экономичными объемно-планировочными решениями, характерен высокий моральный износ. Натурные исследования несущих конструкций показывают, что недостатки этих конструкций относительно немногочисленны. В основном это недостатки решений узлов сопряжения стен и перекрытий и в редких случаях сверхнормативные прогибы панелей перекрытия. Однако все типы конструкций наружных стен подлежат утеплению в соответствии с действующими нормами, определяющими необходимость почти трехкратного увеличения сопротивления теплопередаче.

Широко распространенные совмещенные невентилируемые крыши (с наружным организованным или внутренним водоотводом) целесообразно реконструировать из-за низких теплоизоляционных качеств и частых протечек, вызванных как несовершенными технологиями устройства рулонных крыш, так и низким качеством работ и материалов.

Реставрация зданий и сооружений

Реставрация (лат. restauratio - восстановление) понимается как восстановление в первоначальном виде архитектурных произведений, пострадавших от времени или испорченных, искаженных последующими переделками. Таким образом, речь идет о восстановлении относительно сохранившихся памятников архитектуры, утративших элементы декора или отдельные элементы. Реставрацию не следует путать с новостроем - восстановлением полностью утраченного памятника.

Основная задача реставрации - сохранение памятников истории и культуры, позволяющее последующим поколениям осознать преемственность культуры, придающее смысл настоящему и вселяющее надежды на будущее. Реставрация зданий и сооружений исключительно сложный вид работ, требующий совместной деятельности различных специалистов, и в первую очередь архитекторов-реставраторов, инженеров и техников-строителей, а также археологов.

Среди архитектурных памятников мало зданий и сооружений, которые возводились в один прием. Большинство из них за долгие годы подверглись многочисленным переделкам, обросли пристройками и пр. Следовательно, перед началом реставрационных работ необходимо, основываясь на документах и снятых с натуры чертежах, точно определить время возведения и характер каждой части здания. Реставратор должен знать не только типологические характеристики сооружений отдельных исторических периодов, но и конструкции, т.е. стилевые и конструктивные черты, свойственные разным архитектурным школам. Таким образом, чтобы возвратить зданию первоначальный облик, нужно предварительно получить неоспоримые доказательства изменений, которым подверглось здание. Реставратор не имеет права изменить замысел мастера и, главное, не должен упустить при реставрации того, что было точно определено по оставшимся следам.

И если при ремонте и реконструкции здания мы можем использовать любые новые (более простые, дешевые или просто лучшие материалы), то это совершенно недопустимо при реставрации, когда жизненно важно сохранить старую кладку, использовать по возможности материалы, аналогичные тем, что применялись во время строительства памятника, и т.д. Поэтому, применяя новые материалы, мы должны придавать им такие же цвета, форму и структуру, как и у материалов, использовавшихся во время строительства.

Корректировка рабочего проекта реставрации ведется на протяжении всею периода работ, и окончание проекта совпадает с окончанием реставрации в натуре. Большие разрушения памятника архитектуры и невозвратимые утраты иногда исключают реконструкцию, а тем более полную реставрацию. Поэтому при инженерной реставрации таких памятников ограничиваются лишь необходимым укреплением уцелевших частей. Нельзя воспроизводить любой памятник культуры, если нет достоверных сведений о его первоначальном облике.

В процессе реставрации часто приходится укреплять сооружения, имеющие большие разрушения. При этом приходится в стены вводить вспомогательные конструкции, для чего в стенах приходится пробивать проемы и гнезда, ослабляющие конструкции. Поэтому даже временные поддерживающие конструкции (расчалки, подкосы, стойки, поперечные балки и др.) следует вводить с обязательным предварительным напряжением. С помощью поддерживающих конструкций (временных или постоянных) можно вывести памятник из аварийного состояния. В числе этих мероприятий - укрепление ослабленных конструктивных элементов, увеличение несущей способности степ, фундаментов, а при необходимости и выпрямление сооружения.

По данным академика И.Э.Грабаря, монументальное каменное строительство на Руси началось в X веке. Вероятно, к этому периоду относятся и первые мероприятия по поддержанию зданий. Так, в 1185 г. после пожара был заново отстроен Успенский собор во Владимире. Так же поступали и во всех европейских странах. Как правило, в новую постройку включались уцелевшие элементы первоначального здания.

Во второй половине XV века в Италии были изданы указы о поддержании архитектурных памятников. Однако реставрации памятников архитектуры в современном понимании, т.е. возвращения им первоначального вида на основании научных изысканий, еще не существовало. Только с началом применения научного подхода к восстановлению из больших фрагментов (руин) памятников архитектуры археологами совместно с архитекторами и строителями были разработаны методы реставрации, позволявшие восстановить облик памятника архитектуры. Впервые такие методы были опробованы в 1810 - 1813 гг. при восстановлении храма Веспасиана на Римском форуме. При раскопках Помпеи этот метод получил самое широкое распространение.

Современное состояние строительной техники позволяет консервировать памятники архитектуры на века в основном без применения дополнительных закрепляющих элементов конструкции. Если же без использования укрепляющих элементов невозможно обеспечить сохранность памятника, то они должны быть спрятаны в стены. Мы не имеем права вносить изменения во внешний облик, но должны обеспечить такое усиление, которое требуется для сохранения здания.

Применяемые в настоящее время строительные материалы и изделия имеют совершенно иные прочностные показатели, габариты, форму и цвет, чем в предшествующие эпохи. Поэтому необходимо избегать произвольного и слишком энергичного вмешательства в судьбу памятника архитектуры.

В каменных сооружениях наибольшему разрушению подвергаются внешние плоскости кирпичных стен на высоту до 2 м от поверхности земли. На этой высоте стены, как правило, имеют наибольшую влажность. Глубина разрушения кладки зависит от климатических условий, а также от качества и своевременности реставрационных работ.

Если по старой кладке при ремонтах была нанесена маловоздухопроницаемая краска, то ее необходимо удалить, применяя химические составы. Новые материалы, применяемые для реставрации стен здания, должны хорошо скрепляться со старыми материалами, обязательно сохраняя внешний облик здания. Вместо чисто известкового раствора для ремонта кладки следует применять смешанные цементно-известковые растворы, которые в кладке имеют паропроницаемость, близкую к известковой кладке и обеспечивающие быстрое испарение влаги.

При необходимости прикрепления обрушившихся деталей к сохранившейся части стены вся поверхность очищается от выветрившейся кладки и промывается (один-два раза) известковым молоком. Затем укладываются добавляемые кирпичи или детали на растворе из цемента в смеси с известью (до 30%).