close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Bykov Rekonstr i restavr

код для вставкиСкачать
В. Л. БЫКОВ, В. П. ЗАХАРОВ, Ю. Н. КАЗАКОВ
РЕКОНСТРУКЦИЯ И РЕСТАВРАЦИЯ
АРХИТЕКТУРНОГО НАСЛЕДИЯ
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
Министерство образования и науки
Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный
архитектурно-строительный университет
В. Л. БЫКОВ, В. П. ЗАХАРОВ, Ю. Н. КАЗАКОВ
РЕКОНСТРУКЦИЯ И РЕСТАВРАЦИЯ
АРХИТЕКТУРНОГО НАСЛЕДИЯ
Монография
Санкт-Петербург
2016
0
1
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
ВВЕДЕНИЕ
УДК 69.059
Рецензенты: д-р техн. наук, профессор Г. М. Бадьин (СПбГАСУ);
д-р экон. наук, профессор А. Н. Егоров (СПбГАСУ)
Быков, В. Л.
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия:
моногр. / В. Л. Быков, В. П. Захаров, Ю. Н. Казаков; СПбГАСУ. –
СПб., 2016. – 000 с.
ISBN 978-5-9227-0680-3
Рассмотрены характерные особенности различных рациональных технологий реконструкции и реставрации зданий в России на 2016 г. Приведены
технологии обследования зданий и сооружений, передовые лабораторные
и натурные методы тестирования конструкций и материалов. Предложены
научно обоснованные методы восстановления и усиления подземной части
зданий, усовершенствования функционального назначения и конструктивного решения квартир, адаптации общежитий и нежилых объектов под квартирные дома, реконструкция жилых домов первых массовых серий. Показана
инженерная защита застройки от воды и слабых грунтов.
Приведены практические рекомендации авторов, которые они выработали в процессе своих научных исследований в СПбГАСУ, Службе государственного строительного надзора Санкт-Петербурга и Ассоциации СРО
«Балтийский строительный комплекс».
Предназначена для преподавателей, научных работников и аспирантов
вузов строительных специальностей.
В монографии представлены сведения о рациональных технологиях реконструкции, реставрации, изучения и обследования старинных зданий и сооружений в России. Описаны современные методы диагностики конструкций и материалов, способы ремонта и
усиления подземной части зданий.
Освещаются актуальные вопросы модернизации конструктивных решений квартир и функционального назначения зданий, приспособления общежитий и нежилых объектов под квартирные дома. Рассматриваются реконструкция и реставрация жилых домов
первых массовых серий, а также инженерная защита застройки от
воды и слабых грунтов.
Использование данных технологий позволяет продлить сроки
службы объектов архитектурного наследия, памятников истории и
культуры и иных старинных зданий и сооружений нашей страны.
Ил. 48. Библиогр.: 21 назв.
ISBN 978-5-9227-0680-3
 В. Л. Быков, В. П. Захаров,
Ю. Н. Казаков, 2016
 Санкт-Петербургский государственный
архитектурно-строительный университет, 2016
2
3
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
Реставрация – это сложный комплексный вид работ, проводящихся на памятниках архитектуры и включающих элементы ремонта и консервации. Основная цель реставрации состоит в продлении жизни памятника.
Ремонт памятника – периодически проводимые работы по
поддержанию памятника, выполняемые обычными строительными
методами. При этом основную структуру памятника затрагивают
в минимальной степени. Наиболее распространенные виды восстановительных работ: смена и окраска кровель, реставрация утраченной штукатурки, освежение покраски стен и т. п.
Консервация – это мероприятия по сохранению памятника,
требующие проведения определенных работ, не входящих в обычную ремонтную практику. Консервация необходима в тех случаях,
когда памятник оказывается в дефектном состоянии.
Различают два типа консервации:
1) мероприятия по временной защите зданий, которым грозит
быстрое разрушение (сооружение подпорок, навесов и т. д.);
2) сложные работы по защите и укреплению памятников, разрушенных под влиянием длительно действующих факторов (фиксирование оснований и фундаментов, усиление и улучшение основных несущих конструкций, предотвращение деформаций, борьба с влажностью, биологическая защита).
Консервация – не инженерная задача, ей обязательно должны
предшествовать не только инженерно-технические, но и углубленные архитектурные исследования. Архитектору-реставратору принадлежит главная согласовывающая роль, как при разработке программы консервации, так и при ее реализации.
Важной частью реставрации является также трансформация
существующего вида памятника для более отчетливого раскрытия
его эстетических и художественных качеств, позволяющего подчеркнуть ценность памятника для общества и тем самым способствовать созданию условий для продления его жизни.
Случаи реставрации столь же разнообразны и разнотипны, как
различны и сами ее объекты. Однако для большинства реставрационных работ характерны отсутствие стремления к стилистическому
однообразию и единству, принятие многих позднейших наслоений
и ограничение восстановления той частью элементов, форма которых может быть идеально документирована. Реставрация такого
типа, отвечающая современным теоретическим взглядам, носит
название фрагментарной реставрации. Она предполагает расширенную до некоторой степени консервацию, и между ними зачастую нелегко провести четкую границу.
Целостная реставрация отличается от фрагментарной прежде
всего не масштабом восстановительных работ, а своей основной
задачей – фактическим возвратом памятника в прежнее состояние.
Применение единой целостной реставрации целесообразно для памятников, которые получили ущерб и повреждения уже в наше
время. В таком случае реставрация направлена на воссоздание не
предположительного первозданного вида объекта, а его завершенного архитектурно-композиционного облика, существовавшего ко
времени разрушения и включавшего целый ряд позднейших наслоений. Целостная реставрация проводится в тех случаях, когда оценивается как правомерная, и аргументируется преимущественно не
потребностью воссоздания былого облика памятника, а решением
более масштабной задачи – реставрации или реконструкции архитектурного комплекса. Чаще всего целостное восстановление достигается при обращении как к прямым, так и к косвенным данным
[4–12, 15, 17].
Реставрация состоит из следующих действий:
1) раскрытие памятника путем устранения поздних портящих
и искажающих элементов;
2) восстановление утраченных частей и элементов;
3) взаимная гармонизация улучшений.
Раскрытие осуществляется только тогда, когда удаляемые
элементы не представляют интереса ни с изобразительной, ни с исторической точки зрения (либо интерес очень ограниченный, несо-
4
5
Глава 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕХНОЛОГИЯХ
РЕКОНСТРУКЦИИ И РЕСТАВРАЦИИ
1.1. Значение, роль и характерные особенности реконструкции
и реставрации
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
поставимый с ценностью раскрываемого подлинника). Раскрытие
утверждается на широком коллегиальном обсуждении при участии
авторитетных специалистов.
Объектом реставрационного исследования обычно является
весь памятник, а не только его части, признанные заведомо ценными.
В некоторых простейших случаях реставрация может ограничиться одним раскрытием (например, частичное удаление фрагментов осыпающейся отделки на фасаде Екатерининского дворца
в Царском Селе).
Реставрация, как правило, сочетает в себе операции раскрытия и дополнения. Реставрационные работы обязательно должны
опираться на различные комплексные исследования (историкоархивные и историко-библиографические изыскания).
Основные задачи реконструкции:
• гарантия сохранности основных фондов архитектурного
наследия;
• предотвращение досрочного выхода из эксплуатации и демонтажа зданий;
• реорганизация с целью фрагментарного или полного изменения функций;
• улучшение потребительских качеств объекта;
• повышение комфортности проживания людей;
• смена функций архитектурных памятников (превращение
промышленных зданий в выставочные и пр.).
Как правило, реконструкция отдельного объекта является частью общего восстановления района, жилого массива или квартала
в историческом центре города, вызванного совершенствованием
комплекса культурных и социально-бытовых учреждений.
Реконструкция зданий и сооружений включает также и определенные мероприятия по реорганизации их конструктивного
и объемно-планировочного решений:
• перепланировку помещений;
• возможное изменение функций зданий;
• замену, частичную разборку или усиление конструкций;
• надстройку (увеличение этажности) сооружения или его
частей, в том числе возведение мансард;
• пристройку (новый объем, обычно возводимый с торцевой
части сооружения);
• улучшение состояния фасадов здания;
• повышение энергосберегающих качеств объектов архитектурного наследия;
• оформление современных интерьеров помещений.
Реконструкция должна иметь комплексный характер и учитывать требования перспективного развития объекта, отдельного
квартала или города в целом.
Почти всегда реконструкция зданий тесно связана с восстановлением эксплуатационных показателей, усилением и улучшением несущих конструкций остова. При создании проекта реконструкции (рис. 1) обязательно следует провести тщательное обследование технического состояния всех конструктивных деталей
и узлов фундаментов и оснований, перекрытий и стен, кровель
и покрытий сооружения, включая работу всех инженерных систем.
В ходе обследования необходимо соблюдать правила техники безопасности. Выявленные в работе различных элементов конструкции дефекты требуют индивидуальных подходов к решению задач
их усиления и разработки новых конструктивных решений. Подавляющее большинство реконструкционных работ в исторической застройке приходится на жилой фонд. Примеры реконструкции зданий приведены на рис. 2 и 3 [4–12, 15, 17].
6
7
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
1
4
2
5
3
6
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
7
17
8
17
18
9
10
11
12
15
17
13
14
17
18
16
Рис. 1. Блок-схема проекта реконструкции объекта архитектурного наследия:
1 – градостроительные обоснования и генпланы; 2 – проекты охраны зон исторической
застройки (ПЗЗ); 3 – градоформирующая роль архитектурного наследия; 4 – анализ первоначальной ситуации; 5 – факторы внешней реконструкции; 6 – внутренние аспекты реконструкции; 7 – концепция реконструкции; 8 – генеральная схема реконструкции; 9 – комплексные и методические программы реализации реконструкции; 10 – архитектурное
наследие; 11 – жилой фонд; 12 – общественные здания; 13 – транспортная сеть; 14 – промышленная инфраструктура; 15 – проект методической реконструкции участка; 16 – проект реконструкции отдельного объекта; 17 – общественный контроль; 18 – финансовые
инвестиции
8
Рис. 2. Образец восстановления доходного дома
с двумя черными лестницами. План первого этажа:
а – до реконструкции; б – после
9
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
1.2. Строительные работы, операции и процессы
реконструкции и реставрации
Рис. 3. Образец восстановления доходного дома
с двумя черными лестницами. План типового этажа:
а – до реконструкции; б – после
Строительные процессы – это производственные процессы,
протекающие на строительной площадке и имеющие конечной целью возведение, реконструкцию, восстановление, ремонт, разборку
или передвижку зданий и сооружений. Во всех строительных процессах участвуют предметы и орудия труда (строительные машины
и инструменты). В большинстве строительных операций используются вспомогательные приспособления и устройства (леса и подмости, навесные лестницы, лифты и т. д.).
Простой процесс – это совокупность технологически взаимосвязанных рабочих процессов, осуществляемых одним и тем же рабочим или одной и той же группой согласованно действующих рабочих, например, во время укладки кирпичной стены.
Комплексным процессом называется совокупность одновременно осуществляемых простых процессов, находящихся в непосредственной организационной и технологической зависимости
друг от друга и обеспечивающих получение итоговой продукции,
такой как смонтированные сборные конструкции здания или сооружения.
Механизированными являются строительные процессы, в которых напрямую используются машины. Рабочие в данном случае
осуществляют управление машинами, уход за ними и проверку качества их работы.
Комплексно-механизированными называются процессы (преимущественно комплексные), все технологические операции в составе которых полностью механизированы.
Автоматизированными являются процессы, в которых используются инструменты и средства автоматизации.
Автоматические процессы полностью регулируются, управляются и контролируются автоматами.
Строительные работы – это совокупность строительных
действий и процессов, результатом которых является конечная
продукция в виде конструктивных элементов или частей зданий
и сооружений. Строительные работы могут именоваться как по виду конструктивных элементов (кровельные, изоляционные и др. ра-
10
11
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
боты), так и по виду перерабатываемых материалов (бетонные, каменные, земляные и др. работы).
Строительные работы состоят из простых и/или комплексных
строительных процессов, результатом которых является определенная строительная продукция, удовлетворяющая требованиям
проекта и отвечающая основным техническим условиям размерами,
формой, качеством и положением в пространстве.
В настоящее время отечественные строительные организации
продолжают рассматривать и разрабатывать основные пути повышения эффективности финансовых капитальных вложений и улучшения капитального строительства. При этом они преследуют такие цели, как обеспечение своевременного ввода в действие основных фондов и производственных мощностей; направление финансовых вложений в основном на техническое переоснащение, реновацию и реконструкцию действующих предприятий и на завершение начатых ранее строек; сокращение длительности строительства; строительство по наиболее прогрессивным и экономичным
проектам; улучшение проектного дела. Продолжается реализация
мероприятий по значительному сокращению затрат ручного труда,
снабжению строителей высокопроизводительными машинами
и механизмами, средствами малой механизации, эффективным механизированным ручным инструментом. Повышаются уровни индустриального развития строительного производства и заводской
готовности строительных деталей и конструкций. Интенсивно развивается монолитное и сборное монолитное домостроение.
Осуществление перечисленных мероприятий может гарантировать существенное увеличение производительности труда
в строительстве, улучшение охраны труда рабочих и окружающей
среды.
1.3. Производственные процессы и производство
в строительстве
Технология строительного производства представляет собой
сочетание двух подсистем – технологии возведения зданий и сооружений и технологии строительных процессов.
Технология строительных процессов характеризует теоретические методы и варианты выполнения строительных манипуляций
и процессов, гарантирующие обработку полуфабрикатов, строительных материалов и конструкций с качественной сменой их состояния, геометрических размеров, физических и механических
свойств, обеспечивающую получение продукции определенного
качества. С учетом этого в понятие метода входят принципы выполнения строительных процессов, которые обычно базируются на
различных (химических, физических и др.) способах воздействия
на предмет труда (полуфабрикаты, строительные материалы, конструкции и др.) с использованием средств труда (средств малой механизации, строительных машин, монтажной оснастки, аппаратов,
оборудования, ручного и механизированного инструмента, различных приспособлений и др.).
Технология возведения зданий и сооружений устанавливает
теоретические регламенты, основы практической реализации
и пространственно-временные связи определенных видов и направлений монтажных, строительных и специальных работ в целях получения продукции – зданий и сооружений.
Строительное производство в России в основном развивается
на индустриальной основе – в направлении трансформации строительного процесса в комплексно-механизированный процесс сборки зданий и сооружений из унифицированных частей и элементов
заводского производства.
12
1.4. Строительные процессы
Продуктивная деятельность человека отличается последовательностью и планомерностью действий, направленных на достижение поставленной цели. Такая деятельность характеризуется
термином «процесс».
Строительные процессы принято условно разделять на две
группы: материальные и информационные.
Материальные процессы включают в себя все действия,
направленные на материальные источники производства для изменения их состояния в целях производства продукции.
К информационным процессам относятся действия, осуществляемые с идеальными объектами (информацией, числовыми данными и т. п.). Результаты информационных процессов служат основой для выполнения материальных процессов (преимущественно
для их проектирования, подготовки, управления ими и т. п.).
13
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Материальные процессы, называемые процессами строительного производства или строительными процессами, являются основой технологии строительного производства. В них заняты рабочие
(труд), с помощью технических средств (орудий труда) изготавливающие из материальных элементов (предметов труда) строительную продукцию.
Строительные процессы характеризуются специфическими
особенностями и многофакторностью, что обусловлено следующими обстоятельствами:
• массоемкостью и крупноразмерностью строительной продукции (возводимые здания и сооружения обычно имеют значительные габариты и массу);
• стационарностью строительной продукции (при совершении
строительных процессов рабочие и технические средства перемещаются, а строящиеся здания и сооружения остаются неподвижны);
• разнообразием материальных элементов (при возведении
зданий и сооружений применяются самые разные детали, изделия,
полуфабрикаты и материалы);
• многообразием строительной продукции (здания и сооружения различаются по эксплуатационным и производственным характеристикам, размерам, форме, внешнему облику, расположению
и пр.);
• условиями реконструкции и технического перевооружения
предприятий (строительные процессы совершаются обычно на
стесненных площадках);
• пpиpoдно-климатическими условиями (строительство ведется в различных климатических, геологических и гидрологических
условиях);
• малыми рассредоточенными объемами в действующих цехах и т. д.
Перечисленные особенности зачастую требуют для каждого
конкретного случая определения эффективных и технологически
правильных методов проведения строительных процессов, установления их оптимальных организационных форм и пространственно-временных связей, обеспечивающих экономичность и качество строительной продукции (рис. 4).
14
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
Карта трудового процесса
строительного производства
Область и эффективность
применения карты
Подготовка и условия
выполнения процесса
Показатели произвоУказания об области придительности труда
менения карты
Требования к готовности
и качеству выполнения
предшествующих работ
Требования к качеству
материалов и изделий
Указания по технике
безопасности
Указания по подготовке
к употреблению материалов и изделий
Указания по рациональному режиму труда и
отдыха
Организационные требования к подготовке и обслуживанию трудового
процесса
Требования к качеству
выполнения работ
Исполнители, предметы и орудия труда
Профессиональный
и численный состав
исполнителей
Перечень и количество
инструментов
и приспособлений
Расход материалов
Технология процесса
и организация труда
Характеристики технологического процесса и
рабочих операций
График трудового процесса
Схема организации
рабочего места
Рис. 4. Карта трудового процесса строительного производства
при реконструкции архитектурного наследия
15
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
Строительные процессы по своей сути состоят из двух категорий действий:
1) физико-химических превращений, влияющих на конечные
свойства материальных элементов (плотность, прочность, теплопроводность, напряженность, водонепроницаемость и др.);
2) изменения положения материальных элементов в пространстве и времени (сборка, стыковка, укладка, транспортирование и др.).
Так как в строительном производстве используется большое
количество материальных элементов, процессы строительства отличаются по технологической сложности, вызывают разноплановые структурные изменения в материалах, занимают разные промежутки времени, требуют различного трудового участия рабочих
и технических средств.
Эффективность строительного производства в основном определяется организационными формами и регламентом выполнения
всех процессов.
В современном промышленно-индустриальном строительстве
технологические процессы строительного производства подразделяют на две группы: процессы, производимые на строительной
площадке, и внеплощадочные процессы.
Основой для классификации процессов строительного производства при реконструкции архитектурного наследия является разделение их по технологическим признакам на подготовительные,
заготовительные, монтажно-укладочные и транспортные (рис. 5).
По значению в производстве процессы делятся на ведущие и
совмещенные.
Ведущие процессы включают выполнение строительства и
развитие объекта.
Совмещенные процессы технологически непосредственно не
связаны с ведущими и могут осуществляться параллельно с ними.
Совмещение процессов (при строгом соблюдении правил безопасности труда рабочих) позволяет значительно сокращать продолжительность строительства.
Процессы классифицируются также по степени использования
машин и средств механизации.
Механизированные процессы осуществляются с машинной
помощью. Рабочие управляют машинами и обслуживают их.
Полумеханизированные процессы используют, помимо машин,
ручной труд.
Ручные процессы совершаются инструментами.
По сложности производства трудовые процессы подразделяются на простые и комплексные.
Простой трудовой процесс – это совокупность технологически связанных рабочих операций, гарантирующих получение окончательной продукции и осуществляемых группой слаженно работающих исполнителей одной специальности, но различной квалификации (специализированная бригада, звено). Любая рабочая операция включает в себя рабочие приемы, состоящие из рабочих
движений. Рабочий прием – это совокупность последовательных
непрерывных действий рабочего, объединенных достижением
определенной цели, а рабочее движение – это непрерывное однократное перемещение рабочего органа исполнителя (пальцев руки,
16
17
Классификация процессов по технологическим признакам
Заготовительные
Транспортные
Подготовительные
Ведущие
Монтажноукладочные
По значению в производстве
Совмещенные
Механизированные
По степени механизации
Полумеханизированные
Ручные
Простые
По степени
сложности
Комплексные
Рис. 5. Схема классификации процессов строительного производства
при реконструкции архитектурного наследия
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
стопы, кисти и т. п.), совершаемое им в процессе трудовой деятельности.
Комплексный трудовой процесс состоит из совокупности одновременно осуществляемых рабочих процессов, находящихся во
взаимной технологической и организационной зависимости и связанных единством конечного продукта. Обычно комплексный трудовой процесс выполняется группой согласованно работающих исполнителей разной квалификации и различных специальностей
(комплексной бригадой).
Технологические особенности определенных процессов требуют временной остановки в действиях всех или некоторых занятых в процессе рабочих. В таких случаях остановки называются
технологическими (в отличие от простоев, вызванных внешними
факторами или неудовлетворительной организацией процессов).
Дефект – некое несоответствие конструкций какому-либо
фактору или параметру, определенному проектом или нормативными документами (техническими условиями, стандартами, нормами проектирования).
Этапы выполнения осмотра и обследования, состав работ:
1) подготовительные работы;
2) предварительное (визуальное) обследование;
3) детальное (инструментальное) обследование;
4) подсчет воздействий и нагрузок;
5) поверочные расчеты и исследование конструкций и их элементов;
6) оформление итогового отчета по результатам осмотра и обследования.
2.2. Предварительное обследование зданий
Глава 2. ТЕХНОЛОГИЯ ОБСЛЕДОВАНИЯ СТАРИННЫХ
ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ
Диагностика – это процесс установления технического состояния исследуемых конструкций, заключающийся в выявлении дефектов конструкций, определении причин их появления и степени
воздействия на эксплуатационные качества конструкций.
Обследование – это ряд комплексных действий по определению и оценке действительных значений контрольных показателей,
характеризующих пригодность, работоспособность и эксплуатационное состояние объекта исследования. Данный процесс включает
испытания, контроль, оценку и анализ конструкций. Обследования
проводят в связи с возможностью капитального ремонта, технического перевооружения или реконструкции, а также при обнаружении дефектов после аварии или продолжительной остановки строительно-монтажных работ.
Цель обследования – определение эксплуатационных качеств
конструкций для установления необходимости и уместности реконструкции или ремонта, выявления факторов аварии, мониторинга
поведения конструкций.
Предварительное обследование включает исследование имеющейся документации и тщательный анализ самого здания. При
этом особое внимание уделяется следующим показателям и характеристикам:
• конструктивная схема здания и перестройки, проведенные
за время эксплуатации и изменившие схему действия конструкций;
• условия содержания элементов здания (фиксируются все отступления от правил эксплуатации);
• материал и техническое состояние всех несущих конструкций;
• возраст дома, его принадлежность к исторической застройке.
Опираясь на данный анализ, выявляют основные причины появления имеющихся дефектов, исследуют аэрационный и тепловлажностный режимы подвального и чердачного помещений,
устанавливают качество содержания перекрытий и фасадов. По результатам предварительного обследования предлагаются возможные места вскрытия конструкций для осмотра и исследования и
формируется задание на техническое обследование.
Техническое обследование состоит из подробного изучения
объемного и архитектурно-планировочного решений, инженерного
18
19
2.1. Термины и определения
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
оборудования и конструкций здания. Цель данного обследования
состоит в выработке технического заключения о мероприятиях и
действиях, необходимых для безопасной эксплуатации сооружения
в будущем, а также о целях и стратегиях ремонтных работ по реставрации и восстановлению несущей способности поврежденных
и деформированных конструкций.
При обследовании стремятся выявить фактическую схему работы частей конструкций, входящих в единую систему каркаса здания, где большинство элементов работает не самостоятельно, а во
взаимодействии друг с другом. Огромное влияние на их работу
оказывают перераспределение нагрузок за счет увеличения общей
жесткости остова здания с течением времени, добавление перегородок в работу перекрытий, создание омоноличенных узлов и элементов и т. п. Количественная оценка данных факторов, крайне
благоприятно отражающихся на работе конструкций, – это одна из
основных задач технического обследования, решение которой выходит за рамки справочных и нормативных документов, используемых для расчета и создания конструкций нового строительства.
Однако применение резервов прочности, возникающих во время
эксплуатации здания, является важной задачей конструирования,
поэтому при разработке проекта реконструкции и ремонта рекомендуется использовать эти резервы. Следовательно, детальное обследование здания требует научного исследования работы конструктивных элементов.
Исследование объемно-планировочного решения позволяет получить исчерпывающие данные об архитектуре здания (сооружения), его фасадов и элементов. В ходе исследования составляются
обмерные чертежи разрезов и фасадов, поэтажные планы.
Планы этажей составляются в масштабе 1:100 с точностью замеров до 0,01 м. На них указываются характер использования и
назначение помещений, наносятся размеры конструктивных частей,
элементов, санитарно-технического оборудования. Элементы и детали, порождающие дополнительные нагрузки на основные несущие конструкции, показывают особо.
Разрезы составляются в масштабах 1:50 или 1:100 по наиболее
характерным частям здания. Обязателен разрез по лестничной
клетке. На чертежах проставляются толщины, вертикальные отмет-
ки и детали главных конструкций. Используют вертикальную привязку архитектурных членений фасадов и оконных проемов.
Чертежи фасадов зданий и сооружений выполняются в масштабе 1:100. Для облегчения работы используются фотографии архитектурных деталей и фасадов. Делаются также фотоснимки соседних зданий, помогающие в дальнейшем сопоставить фасад с
прилегающей застройкой.
Генеральный план участка составляется в масштабе 1:500. На
нем отмечаются соседняя застройка, участки прилегающих улиц и
зеленые насаждения.
Несущие и ограждающие конструкции исследуются для получения сведений об их надежности и прочности. Основные несущие
элементы (фундаменты, столбы и колонны, стены, кровли и перекрытия) подвергаются тщательному обследованию. После осуществления поверочных расчетов составляется техническое заключение, где дается оценка прочности отдельных элементов и здания
в целом. Устанавливаются допустимые нагрузки на определенные
конструктивные элементы. Рекомендуются мероприятия по их усилению и восстановлению.
При обследовании грунтов оснований выявляются:
• однородность основания и степень использования допустимой величины давления под подошвой фундаментов;
• физико-механические свойства грунтов (влажность, пористость, угол естественного откоса, удельное сцепление);
• характер деформаций и складок грунтов, неравномерность
давления на различных участках.
При обследовании конструкций фундаментов определяют:
• износостойкость и прочность материалов несущих конструкций;
• геометрические размеры основных конструктивных частей
и элементов, в том числе опорных;
• прочность и влажность кладки, однородность бутобетона
или бетона;
• включения арматуры в элементах фундаментов, ее состояние и степень износа.
По результатам обследования выполняются обмерные чертежи фундаментов, включающие детали полов подвала, и составляет-
20
21
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
ся описание фундаментов и подстилающих их пород. Замеры проводятся с точностью до 0,01 м. В описании указываются возможность допустимого давления на основание под зданием или сооружением и действительная удельная нагрузка под подошвой, установленная точным расчетом. Характеризуются расчетноконструктивные схемы фундаментов, их деформационные изменения, конструктивные решения и качество материалов.
Стены здания обследуются в определенном порядке. В
первую очередь анализируется конструктивная схема всего здания
или сооружения и выявляются самонесущие и несущие стены. Затем переходят к исследованию конструктивного решения (объем
исследования зависит от вида ремонта). Особое внимание уделяют
обнаружению вспучивания или отслоения стен от вертикали, признаков выветривания, трещин.
Трещины замеряются щупами, заводящимися в кладку, или
физическими методами (например, импульсным). В особо важных
местах на трещины устанавливают гипсовые маяки для наблюдения
за динамикой процесса трещинообразования. Применяются также
экспресс-методы обследования, например датчики, способные
улавливать самые незначительные движения кладки.
В ходе обследования важно определить монолитность стен.
Заложенные проемы, каналы и другие расслоения или пустоты, образовавшиеся в эксплуатационный период, выявляются методами
ультразвука или проникающей радиации. Металлические закладные детали и арматуру обнаруживают электромагнитными методами (ими же можно определить и сечение металла). В конечном итоге составляются чертежи обмерных планов зданий и сооружений
(размеры проставляются с точностью до 0,01 м). Чертежи дополняют исполнительными развертками стен, где отмечаются: места и
каналы заложенных проемов; расположение трещин, их связанность, характер, давность образования и глубина; металлические
крепления и арматура.
Техническое состояние перекрытий зачастую определяет общее направление капитального ремонта здания или сооружения,
поэтому данные конструкции обследуются очень тщательно. В
определенных местах вскрывают полы и облицовку потолков
(необходимость вскрытия в заселенных помещениях или квартирах
может осложнить инженерные изыскания) [4–12, 15, 17].
В ходе исследования устанавливаются следующие характеристики перекрытий:
• шаг и сечение несущих элементов (балок и прогонов);
• расчетно-конструктивная схема;
• вид промежуточных (внутренних) опор;
• вид и степень износа материалов перекрытий в комнатах,
санитарных узлах и других помещениях;
• прочностные показатели элементов (деформации полов и
потолков, прогибы);
• техническое состояние отдельных частей и элементов (прогонов, накатов, балок, полов, засыпки, паро- и гидроизоляции);
• тепло- и звукоизоляционные свойства.
Исследуя расчетно-конструктивную схему, выявляют возможность совместной работы перекрытий и несущих элементов, а также наличие промежуточных опор, на которые может переноситься
часть нагрузки, не учтенная при проектировании и строительстве.
Устанавливают влияние заделки балок, которые с течением времени превращаются в жесткую опору, воспринимающую моменты.
Определяют расположение и сечения стальных закладных частей,
металлических балок и арматуры. Ограничить вскрытие конструкций можно путем использования современных неразрушающих методов обследования, например электрофизических, дающих вполне
точные данные.
Качество материалов и техническое состояние элементов конструкций устанавливают путем отбора и лабораторного анализа
проб. Образцы высверливаются специальными бурами на менее загруженных фрагментах конструкции.
Прогибы перекрытий исследуют путем измерения несущих
балок и потолка прогибомерами, а также нивелированием. Параллельно проверяют провесы в центре относительно опор.
Деформации перекрытий изучают, основываясь на потолочных трещинах, которые появляются в результате неравномерных
усадок каркаса здания и самой конструкции, а также статических и
динамических нагрузок, превышающих нормативные значения. По
глубине и направлению раскрытия трещин оценивается несущая
22
23
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
способность перекрытий. Зачастую для такой оценки необходимо
изучение динамических процессов трещинообразования с использованием маяков.
Во время обследования составляются обмерные чертежи, на
которые наносятся: оси балок и прогонов; места вскрытий; поперечные сечения перекрытий; пораженные узлы элементов и трещины. Размеры проставляются с точностью до 0,01 м.
Лестницы обследуются для определения:
• характера деформаций плит площадок, мест заделки в стенах, несущих элементов;
• трещин и повреждений ступеней;
• конструктивного решения узлов сопряжения;
• конструктивных особенностей и материала площадок и
маршей;
• наличия забежных ступеней и уклонов маршей.
В ходе инженерных изысканий применяются те же методы,
что и при обследовании перекрытий. Итоги обследования наносятся на обмерные планы этажей и чертежи перекрытий.
Перегородки обследуются методами зондирования и простукивания, а также путем визуального осмотра. При этом выявляются
вспучивания и трещины, деформации ненесущих конструкций.
Определяется наличие нагрузок от перекрытий, не предусмотренных проектом прогибов прогонов и балок. В зданиях, где перекрытия не будут менять, определяют, какие перегородки подвергнуть
разборке. В деревянных перегородках проверяют качество древесного материала путем анализа на различные виды биологического
поражения (грибок).
Проверяются свойства звукоизоляции. В местах повышенной
звукопроводности устанавливаются причины дефектов в области
примыкания к смежным элементам. Если обнаруживается распространение звуковых волн по плоскости элемента, изучают слой
звукоизоляции.
Конструкции балконов эксплуатируются в довольно неблагоприятных условиях атмосферного воздействия. Знакопеременные
перепады температур, осадки, выхлопные газы и пр. оказывают
разрушительное воздействие на материалы, вызывая коррозию металлических и стальных элементов и деталей. Данные части зданий,
имеющие наибольшую вероятность разрушения и деформации,
нуждаются в регулярном обследовании.
Обследование балконов заключается в тщательном осмотре
конструкций, при котором определяются:
• сечения плит и подкосов, балок или подвесок;
• расчетные схемы наиболее нагруженных элементов;
• причины деформационных изменений;
• техническое состояние элементов (путем испытания пробной нагрузкой с измерением деформаций в конструкциях специальными приборами).
По результатам обследования проводятся поверочные расчеты и даются рекомендации по усилению конструкций.
Крыши и кровли обследуются прежде всего для определения
конструктивного решения стропильной системы. Затем исследуются материалы конструкций.
Осмотр конструкций крыши и кровли проводится для выявления целостности покрытия и деформаций в конструкциях, а также
для оценки причинно-следственной связи возникновения дефектов.
В стропильных фермах и системах определяются величины
прогибов, кручения и искривления сжатых элементов, нарушения
узлов сопряжений и провисания затяжек.
Проверяется наличие и состояние гидроизоляции между каменными и деревянными конструктивными элементами. Выявляются биологически пораженная древесина и металлические элементы, подверженные коррозии.
При обследовании кровель определяется состояние слоя гидроизоляции, выявляются дефекты и места протечек. Особое внимание уделяется осмотру водостоков и мест стыковки с вертикальными конструкциями, проходящими сквозь кровлю.
В рулонных кровлях проверяется сцепление определенных
слоев гидроизоляционного ковра. Исследование проводится в высоких точках кровли, поскольку известно, что часть мастики под
действием инсоляции размягчается и стекает вниз. У внутреннего
водостока определяется качество стыковки ковра и чаши воронки,
оценивается состояние водосточных элементов, которые могут
быть засорены мусором с оползающей мастикой.
24
25
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
По результатам детального обследования составляется техническое заключение, включающее четыре части (архитектурную,
конструктивную, технико-экономическую, выводы).
В архитектурной части приводятся обмерный генеральный
план участка, обмерные чертежи поэтажных планов и фасадов, поперечные и продольные разрезы. Дается краткое описание архитектурного облика здания и прилегающей застройки.
Архитектурно-планировочное обследование раскрывает: изменения изначального плана; присутствие в стенах дымовых и вентиляционных каналов, перебитых и заложенных проемов; наличие
встроек, пристроек и надстроек. В отчет включаются также имеющиеся в домах котельные, прачечные и другие службы или производства, как утяжеляющие режим работы строительных элементов
и конструкций. По результатам обследования составляется обмерочный чертеж (рис. 6) [4–12, 15, 17].
изначального облика постройки на основе данных архивноисторических документов. На основе условий сохранности элементов и памятников исторической среды города оговариваются мероприятия, разрешенные на данном объекте. В пояснительную записку включаются документы о предварительном согласовании ремонта с муниципальными и городскими властями.
Конструктивная часть технического заключения содержит
чертежи всех конструктивных частей здания или сооружения, а
также описание их деформаций и технического состояния с приложением фотографий. Представляются также данные натурных и лабораторных испытаний неразрушающими методами, поверочные
расчеты конструктивных частей и элементов. Приводятся сохранившиеся архивные материалы, дающие оценку конструктивных
элементов обследованного здания или сооружения.
В технико-экономической части отражаются: моральный и
физический износ здания или сооружения; инженерное оснащение
и характер планировки квартир; экологическое состояние окружающей среды; благоустройство близлежащей территории. На основе
этой информации определяется ориентировочная стоимость реконструкции и экономически обоснованных мероприятий. Опираясь на
технико-экономические показатели, составляют бизнес-план.
Выводы содержат заключение о вероятной дальнейшей судьбе
как отдельных элементов, так и всего здания (сооружения) в целом
и являются основой для проектирования капитального ремонта или
реконструкции и разработки бизнес-планов.
а)
б)
2.3. Детальное инструментальное обследование
Для зданий и сооружений, имеющих архитектурнохудожественную ценность, представляют фотографии и обмерные
чертежи фасадов. Составляется заключение о степени сохранности
Детальное инструментальное обследование элементов и конструкций в целом проводят для определения их состояния. Важность этого процесса заключается в определении степени пригодности основных элементов конструкции здания и возможности их
дальнейшего использования при реконструкции этого же здания
или другого объекта (если здание признано непригодным и подлежит сносу).
Дефекты в конструкциях, обнаруженные при обследовании,
делятся на две группы: общие деформации (характерные для всех
26
27
Рис. 6. Пример чертежа исследуемой конструкции:
– сбитые части
кирпичей, дополняемые по сохранившимся остаткам;
– кирпичи,
дополняемые по бытовавшим приемам перевязки кладки;
– перебивки
рисунка кладки на лицевой стороне стены
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
конструкций здания) и местные деформации (деформации конструктивных узлов, их опирания и сопряжений в одной конструкции).
Для наиболее точного определения деформаций используют
специальные приборы и комплексы, приспособления и системы.
Неравномерная просадка оснований – главная причина возникновения деформаций. Она происходит из-за ошибок в расчетах
при проектировании объекта, а также при нарушениях условий
эксплуатации, повлекших за собой замачивание посадочных грунтов, аварии на инженерных сетях и пр.
При измерении осадок зданий, сооружений и отдельных элементов конструкций используют геодезические инженерные методы. Для измерения сдвигов конструкций используют теодолиты.
Чтобы одновременно определить положение нескольких точек в
одной плоскости при контроле точности строительно-монтажных
работ или деформаций большепролетных конструкций при различных нагрузках используют специальные инженерные методы – фотограмметрические и стереограмметрические.
Определение характера образования трещин – важная часть
технического обследования конструкций.
Различают следующие типы трещин:
• микротрещины;
• макротрещины;
• внутренние пустоты;
• вкрапления инородных тел.
С помощью методов ультразвуковой дефектоскопии (импульсного или непрерывного облучения) приборами можно без вскрытия определить расположение дефектов в теле бетона или арматуре.
Ширину раскрытия трещин определяют с использованием микроскопов; динамику раскрытия – при помощи маяков из гипса, стекла
или металла; глубину – строительными щупами и иглами. Затем
данные всех исследований совмещают и сравнивают.
Для определения толщины защитного слоя бетона и диаметра
арматуры в железобетонных конструкциях используют метод просвечивания и радиоизотопный метод (ионизирующие излучения).
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
Основные проекции на обмерных чертежах архитектурных
памятников выполняются в масштабе 1:50. Обмерная точность – до
0,5 см (в масштабе чертежа воспроизводится как 0,1 мм – минимально различимая человеческим глазом величина). Если речь идет
об особо тонких и четко выполненных деталях, обмер производится
с точностью до 1 мм.
Чтобы избежать нарастания небольших ошибок при сложении,
промеры, производящиеся вдоль какой-либо одной линии, ведутся
«нарастающим итогом» от одной точки, а не порознь.
Так как архитектурная форма объекта при архитектурноархеологическом обмере считается нерегулярной, при фиксировании на ортогональном чертеже ее детали привязывают к надежно
выверенному шнуру, отвесу и отбитой на памятнике нулевой линии. Нулевую линию отбивают по периметру, этажам или ярусам
объекта отдельно, в самом начале обмеров. Все нулевые линии
необходимо тщательно связать между собой и по возможности
привязать к ближнему реперу. Отбивка нулевых линий ведется с
помощью водяного уровня (двух стеклянных трубок, соединенных
резиновым шлангом), а на объектах очень больших размеров – с
помощью нивелира. Благодаря отбивке нулевой линии получают
горизонтальный срез объекта, его план, который обмеряют более
простыми способами.
Триангуляция (рис. 7) – это разбивка пространства сложной
структуры на отдельные простейшие геометрические фигуры –
треугольники, у которых каждая точка может быть определена при
помощи засечек двух других углов (если все тщательно промерено). Этот способ лежит в основе обмера планировки. Если угол засечек будет приближен к 90°, точность будет максимальной, но это
зависит от выбора способа обмера. Самым простым способом триангуляции является базис – обмер, который производится от двух
точек. Для точности и надежности обмера лучше всего выбирать
простую и четкую схему триангуляции [4–12, 15, 17].
2.4. Обмерные работы
28
29
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
Рис. 8. Триангуляции для помещений сложной структуры с устройством
вспомогательной системы причалок
Рис. 7. Простейший пример триангуляции при реконструкции
Если помещение имеет очень сложную структуру, содержит
столбы или загромождения, то обмер от одного базиса невозможен.
Необходимо выбрать разные базисы для всех частей помещения и
учесть их связь между собой. При замере планировки большой
группы помещений сложность задания возрастает, так как необходима увязка с абрисом здания. В таком случае прибегают к устройству причалок – вспомогательной системы, состоящей из натянутых
на одном уровне тонких шнуров, которые образуют геометрическую основу для обмерной схемы (рис. 8). Шнуры причалок, расположенных отдельно, необходимо очень тщательно увязать между
собой, так как это влияет на точность вычерчивания плана. К причалкам можно привязать все основные точки объекта или точки базиса, от которых производят обычную триангуляцию.
30
Для обмера кривизны стен может быть использован обмер с
помощью координат – система с прямыми промерами между разными точками стены и шнуром, натянутым вдоль нее.
При обмере объектов сложной структуры с разъединенными
помещениями, не связанными между собой, вместо устройства
причалок используют теодолитный ход. К нему привязывают основные точки плана с помощью системы полярных координат. Обмеряемые объекты обычно имеют сравнительно небольшие размеры, поэтому следует учесть, что точность обмеров может быть
полминуты (это значительно облегчает работу теодолитного хода).
Чертежи строятся путем расчета координат, с помощью точных
геодезических транспортиров.
Без правильного наложения планов отдельных ярусов друг на
друга невозможно точно вычертить вертикальные проекции, поэтому все планы необходимо связать между собой с помощью системы отвесов, привязанных к причалкам или к другим выверенным точкам.
При обмере вертикальных проекций все обычно сводится к
привязке к обозначенным точкам плана и нулевой линии других
элементов. Привязка производится следующим образом: к углам
здания и в ряде промежуточных точек прямыми промерами по вертикали привязываются все горизонтальные членения. Вертикальные членения привязываются к отвесам, что позволяет установить
их наклон и возможную кривизну. Сочетание обмеров от нулевой
31
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
линии и от отвесов (для горизонтальных и вертикальных деталей) и
триангуляцию (для элементов кривой формы) используют для фиксации различных деталей фасада – наличников, декоративных элементов, порталов и пр. (рис. 9). Наиболее сложен обмер линий
двойной кривизны, таких как у распалубок, ребер сводов и т. д.
Каждую точку необходимо зафиксировать по высоте и в плане,
опуская от нее отвес, привязанный методом триангуляции к какимлибо характерным точкам. Только такой способ позволяет установить незаметную вспарушенность или деформацию свода. При обмере памятника архитектуры большое значение для реставрации
имеет точность изготовления шаблонов, используя которые в дальнейшем можно воссоздать потерянные декоративные элементы. С
плоских деталей шаблоны можно снимать с помощью простого
наложения кальки. Сечения профилей обычно отжимают пластилином и потом обрисовывают на бумаге. Проблема заключается в
том, что снятый с профиля пластилин при перенесении на бумагу
легко деформируется, поэтому иногда бывает необходимо сразу
вырезать обратные шаблоны и сверять их с натурой. Если требуется
высокая точность, делаются оттиски профиля из гипса. В местах
снятия шаблонов всегда нужно делать обозначения, так как профилировка в различных местах памятника может очень сильно изменяться (это часто наблюдается у строений допетровского времени).
32
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
Рис. 9. Обмер вертикальных проекций
Кроками называются первичные черновые зарисовки, от тщательности выполнения которых зависит качество обмера. Для рисования кроков лучше всего подходит плотная чертежная бумага. При
рисовании следует как можно точнее передавать пропорции и особенности деталей и частей изображаемого объекта. Если сооружение очень велико, то рисуют общие схемы его проекций, а затем
отдельно изображают крупные фрагменты разных частей здания с
деталями и размерами. На всех листах с кроками должны быть
подписи, содержащие названия объекта и изображаемого элемента,
дату исследования и фамилии исполнителей. Кроки являются главным документом во время полевой рабочей стадии и должны храниться в архиве.
Все обмерные чертежи выполняются на листах плотной чертежной бумаги или на планшетных компьютерах. Натягивать подрамник для черчения не принято, так как при срезании с него бумаги размеры чертежей могут сильно исказиться, что приведет к неверному изменению масштаба. Основные размеры на чертежах
проставляют в той же системе, в какой их обмеряли. Чертежи
обычно обводят от руки, это придает «живой» характер линиям
33
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
зданий. Вместе с необходимыми надписями на каждый лист обязательно наносят масштабную линейку или указатель масштаба.
Образцы для испытаний из листовой стали вырезаются поперек направления прокатки, из фасонной стали – вдоль (для метода
Баумана – наоборот). Для химических испытаний берут не менее 50
г металлической стружки. Для испытаний ударной вязкости вырезают плоские образцы с V-образным надрезом. Прочные элементы
привариваются на месте взятых образцов.
Прочность деревянных конструкций испытывают огнестрельным и ультразвуковым способами. Применяется также метод Певцова: с высоты 50 см на поверхность испытуемого элемента сбрасывают стальной шарик диаметром 25 мм, затем оставленный отпечаток измеряют и сравнивают с градуировочной таблицей.
Степень коррозионного и температурного поражения конструктивных элементов здания устанавливают с помощью физикохимического анализа проб бетона или металлических образцов, в
ходе которого определяют:
• глубину карбонизации и нейтрализации бетона агрессивными газами;
• вид и относительное количество продуктов коррозии;
• величину капиллярного водопоглощения;
• концентрацию водородных ионов в водной вытяжке из цементного камня.
Особое внимание при обследовании конструкций следует уделять участкам, подвергающимся воздействию низких или высоких
температур. Свойства таких конструкций сильно ухудшаются, теряется сцепление арматуры с бетоном, уменьшаются модули упругости бетона и их прочность.
В некоторых случаях конструкции испытывают в проектном
положении или после демонтажа. При испытаниях их не разрушают, однако нагружают контрольными нагрузками, превосходящими
проектные, и фиксируют прогибы, образование трещин и углы поворота различных элементов. На основе полученных результатов
проводят расчеты и делают заключение о возможности дальнейшей
эксплуатации здания или сооружения.
На основании результатов проведенных испытаний с учетом
выявленных деформаций и дефектов проводится оценка степени
износа конструкций. Сведения заносятся в дефектные ведомости.
Исследуя и анализируя дефекты, определяют техническое состоя-
2.5. Определение характеристик материалов конструкций
Неразрушающие методы исследования наиболее перспективны при определении прочности материалов конструкций. Они делятся на два типа: механические и физические.
При выборе мест отбора проб или мест проведения испытаний
учитывают все имеющиеся нагрузки и воздействия, а также напряженно-деформированные состояния всех обследуемых элементов.
Образцы для лабораторных испытаний, как правило, вырезают из
конструкции или отрывают со скалыванием по специальной методике. Обычно для испытаний берут три образца. Обнаруженные
нарушенные элементы сразу заделывают прочным материалом. Испытания проводятся по определенной методике, фиксируются все
изменения внешнего вида, появление трещин и последующее разрушение образца.
Метод, основанный на измерении отскока от бетонной поверхности склерометров (подпружиненных молотков), является одним из популярнейших способов определения прочности бетонного
тела. Однако при проверке прочности бетонных изделий необходимо использовать несколько методов в комплексе, а затем сравнить
результаты испытаний и выбрать наименьшее значение прочности.
При испытании прочности любого вида кирпичной кладки,
бетонных и природных камней или кладки стен используют ультразвук.
При испытании металлических конструкций или арматуры
железобетонных изделий из тела конструкции пилами вырезают
образец. Марку металла проверяют путем статического растяжения
образцов. На ударной установке образцы испытывают на ударную
вязкость при температурах +20 и –20 °С. С помощью химического
анализа проверяют содержание в металле углерода, кремния, марганца, серы, фосфора и т. д. Выявление распространения сернистых
включений – весьма важное испытание. Его проводят способом отпечатков по методу Баумана.
34
35
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
ние конструкций и устанавливают, пригодно здание к дальнейшей
эксплуатации или необходимо провести дополнительные мероприятия по усилению его конструкций.
торых материалов, например стали или тяжелого бетона, устанавливается по справочным данным.
При расчете нагрузок от собственного веса конструкций с помощью выявления плотности образцов сначала определяют вес образцов и рассчитывают объем конструкции, а затем на основании
полученных результатов находят плотность, которая будет являться
исходной при установлении искомой нагрузки.
Поверочные расчеты конструкций реконструируемых зданий
состоят из двух этапов:
1) определение несущей способности отдельных элементов
(расчет первой группы по предельным состояниям);
2) определение усилий от внешних нагрузок в конструкциях и
воздействий, соответствующих проектному заданию на реконструкцию.
Если в конструкциях нет отклонений от проектного решения и
присутствует вся необходимая техническая документация, поверочные расчеты можно провести не в полном объеме, учитывая
имеющиеся данные о несущей способности. В этом случае нужно
соотнести внутренние усилия, возникающие от расчетных нагрузок, и несущую способность конструкции, указанную в технической документации.
Все поверочные расчеты несущей способности конструкций
обязательно должны выполняться с учетом данных проведенных
обследований. Необходимо учитывать все реальные размеры сечений, деформативные и прочностные характеристики всех материалов, все выявленные дефекты и повреждения в элементах конструкций.
Переход от нормативных значений сопротивления к расчетным производится согласно действующим СНиПам и СП, где указываются способы перехода от определяемых прочностных характеристик (предела текучести стали, класса прочности на сжатие бетона) к другим характеристикам прочности и деформативности.
Основой для предварительного решения о целесообразности
реконструкции обследованного объекта служит итоговое заключение о его техническом состоянии.
2.6. Проверочные расчеты
Конечная стадия работ по обследованию зданий – это составление технического заключения о состоянии объектов и возможности проведения на них реконструкционных мероприятий. Заключение составляется лицом, ответственным за весь цикл реконструкционных работ, является комплексным документом и содержит
следующие разделы:
• описание обследованного объекта;
• использованные исходные данные о значимости объекта,
его технический паспорт и вся техническая документация;
• состав бригад, проводивших обследование, и фамилии лиц,
осуществлявших испытания конструкций и расчеты;
• краткое описание архитектурно-планировочного и объемно-композиционного решений, функционального назначения и
условий эксплуатации объекта;
• результаты произведенных расчетов;
• первостепенные мероприятия по усилению (при наличии
ослабленных конструкций).
Самый важный раздел отчета – это заключение о состоянии
несущих конструкций здания. В нем производят контрольный расчет всей несущей способности конструкций объекта и оснований
фундаментов с использованием результатов проведенного исследования. При расчете берут нормативные нагрузки и воздействия и
проверяют их с учетом данных обследования. На основании определения фактических размеров и плотности элементов устанавливают действительные постоянные нагрузки от собственного веса
конструкций (при этом необходимо определить нормативные
нагрузки от собственного веса конструкций как минимум у пяти
случайно выбранных образцов, используя статическую обработку
результатов их взвешивания). Этот способ подходит для материалов, обладающих значительной изменчивостью плотности (легких
и ячеистых бетонов, утеплителей, засыпок и т. п.). Плотность неко36
Глава 3. НАТУРНЫЕ И ЛАБОРАТОРНЫЕ МЕТОДЫ
37
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
ДИАГНОСТИКИ КОНСТРУКЦИЙ И МАТЕРИАЛОВ.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ДАЛЬНЕЙШЕЙ
ЭКСПЛУАТАЦИИ, НЕОБХОДИМОСТИ
ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЛИ УСИЛЕНИЯ ЗДАНИЯ
Все деформации памятников архитектуры можно разделить по
причинам возникновения на три группы:
1) связанные с изначальным внутренним дефектом системы
«основание–памятник» или самой конструкции;
2) порожденные воздействием внешних (вторичных) факторов;
3) вызванные комбинацией факторов 1-й и 2-й групп.
Возможные причины деформаций первой группы:
• естественное или искусственное неустойчивое основание
фундаментов (лесс, ил, просадочные и пучинистые грунты, деревянные сваи, бревенчатые распределительные подушки, различная
органика);
• карстовый, затапливаемый, сейсмический или оползневой
характер участка древнего строительства;
• родники или высокий уровень грунтовых вод на участке;
• рыхлый фундамент мелкого заложения, непропорциональная нагрузкам площадь столбчатых и ленточных фундаментов
(например, в храмах крестово-купольной системы);
• боковое давление грунта в засыпных цоколях, подпорных
стенках, подвальных и ступенчатых конструкциях;
• малая общая пространственная жесткость (например, у
большепролетных и длинных сооружений или зданий с высоко
расположенным центром тяжести масс);
• большая деформативность стен, сжатых элементов-колонн
или сводчатых перекрытий;
• незамкнутый и слабый связевой каркас;
• невоспринятый распор сводчатых перекрытий и арочностоечных систем;
• нерационально приложенная или слишком большая нагрузка на перекрытия, внецентренная нагрузка на вертикальные несущие конструкции;
• использование некачественных строительных материалов
(сырой древесины, недожженного кирпича и пр.), неправильная
ориентация блоков анизотропного материала (например, слоистого), нерегулярный способ кладки;
• неблагоприятный или неправильный режим работы использованных прочных строительных материалов (например, новгородский железистый известняк находится в фундаментных конструкциях, которые, в свою очередь, разрушаются от агрессивной грунтовой среды, а элементы металлических связевых каркасов часто
подвергаются коррозии в гигроскопичном известковом растворе
прежней кладки);
• задерживающая снег или сток воды форма кровельных поверхностей; плохо выполненная или поврежденная гидроизоляция,
способствующая размораживанию и намоканию конструктивной
кладки перекрытий (ступенчатые кровли с кокошниками, покрытия, лестничные площадки, плоские кровли открытых галерей, балконы и т. д.);
• отсутствие строительных и деформационных швов в вытянутых, разновременных или разнообъемных сооружениях.
Вторая группа деформаций возникает в результате:
• перепланировки и застройки участка памятника; ирригационных работ; различных эксплуатационных действий; намеренных
разрушений; последствий войн;
• изменений гидрогеологических условий на участке памятника при осушении или обводнении территории (несущая способность основания снижается, ослабевают силы сцепления водонасыщенного грунта, образуются карстовые пустоты, гниют деревянные сваи и другая органика, засоляются грунты);
• устройства вблизи памятника котлованов, бомбоубежищ,
коммуникаций, линий метрополитена и пр.;
• ошибок в технологиях при подводке фундаментов;
• пристроек к памятнику новых объемов с большой глубиной
залегания фундаментов или высокой нагрузкой на основание;
• возведения рядом с памятником сооружений, оказывающих
давление сбоку;
• перестройки и перепланировки здания с изменением первоначальной рабочей схемы (закладки и растески проемов; разбора и
38
39
3.1. Разрушение древних строительных материалов
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
замены перекрытий; разбора воздушных связей; демонтажа контрфорсов и контрфорсирующих пристроек; устройства глубоких колодцев или подвалов и пр.);
• увеличения или переноса эксплуатационной нагрузки;
• забивки и погружения свай; вибрационного воздействия
транспорта; работы генераторов, двигателей и вентиляторов внутри
объекта; использования механизмов ударно-вращательного бурения;
• дефектов водостоков, кровель, отмосток; протечек канализации или водопровода;
• нарушения температурно-влажностного режима объекта;
• высушивания древесины; деформации узлов деревянных,
стержневых или комбинированных систем;
• неконтролируемого выброса отходов химическими и перерабатывающими предприятиями; загрязнения воздуха веществами,
активно разрушающими строительные материалы памятника.
Деление причин на группы можно использовать при диагностике процессов деформаций в ходе эксплуатации или ремонта
объектов.
По внешнему виду различают:
• вертикальные деформации – осадка фундамента отдельных
частей здания или конструкций, усадка и раздавливание кладки,
смятие и высыхание несущих деревянных элементов, разрушение
поддерживающих конструкций (основных или временных);
• горизонтальные деформации – сдвижки фундамента или частей памятника; температурные деформации; смещение пят арок,
сводов или распорных систем; расползание стропильных ног при
утрате затяжек; расслоение кладки при коррозии закладного металла;
• изгибные деформации – искривления внецентренно нагруженных стоек, тонких стен и других элементов; прогибы плит перекрытий и балок; провисы поясов на фермах; местные выполаживания кладки сводов;
• смешанные деформации – сочетание нескольких видов деформаций с индивидуальными внешними признаками (раскрытием
швов или трещин, разрывом связей, образованием зазоров в узлах
ферм и т. д.). Деформации пластичной кладки могут проходить без
образования трещин (с плавным наклоном и искривлением швов
или их равномерным раскрытием), а сложные деформации пространственных конструкций могут сопровождаться раскрытием на
фасадах или в интерьерах целой системы различных трещин, указывающих на стадию процесса или «соподчиненность» сходящихся
в блоке элементов деформации (рис. 10) [4–12, 15, 17].
40
41
Рис. 10. Признаки деформации зданий:
1 – просадка угловой или концевой части; 2 – просадка сплошной стены;
3 – просадка средней части стены; 4 – просадка угла и средней части;
5 – просадка арочно-стоечной колонны и центрального модуля храма крестово-купольной системы; 6 – усадка раствора арочной перемычки; 7 – подвижка пяты подпружной арки; 8 – подвижка пяты свода межэтажного перекрытия; 9 – отслоение и выпучивание лицевой кладки при перегрузке пилона
3.2. Натурные методы
Натурные исследования проводят непосредственно на объекте. С помощью специальных приборов изучают уровень шума и
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
тепловлажностный режим в помещениях. Числовые значения соответствующих параметров регистрируют и анализируют. По результатам исследований делают объективные выводы.
Испытания конструкций зданий и сооружений натурным методом выполняют также с помощью инструментальных замеров
фактических напряжений, возникающих в конструкциях.
пространственных систем, имеющих структуру кладки; взаимосвязью между состоянием вертикальных несущих элементов и связевого каркаса; наличием множества различных перераспределений
нагрузки и трансформаций; изменением схемы работы конструкций.
Изучение статического состояния здания служит основой для
диагностики системы его конструкций и характера деформаций и
сопоставления полученных данных с результатами инженерногеологических изысканий. В некоторых случаях необходимо изучить динамику деформаций путем сбора сведений о состоянии объекта в прошлом, точных повторных геодезических измерений и
установки на трещины маяков. Маяки делаются из гипсового раствора (или раствора других материалов) и снабжаются подписями с
указанием даты и порядкового номера. Осмотр маяков проводят
через установленные промежутки времени, результаты наблюдений
записывают в соответствующие журналы.
3.3. Средства диагностики
Диагностика существующих деформаций – это метод инженерных изысканий, служащий для выявления причин возникновения деформаций и разработки различных способов укрепления
конструкций. Диагностика разрушений и техническая оценка состояния памятника – самые главные этапы сложного процесса реставрации, определяющие степень будущего инженерного вмешательства в сложившуюся схему конструкций древних зданий.
Имеются примеры технических решений, осуществленных на
основе неверных представлений о работе конструкций или неточной диагностики, при которой не учли воздействия какого-либо не
замеченного фактора или «наложения» различных выявленных
факторов. Скрытые дефекты в этих случаях росли и со временем
проявлялись, приводя памятник в очень сложное состояние, требующее новых дорогостоящих работ по укреплению, могущих исказить внешний вид памятника.
Один или несколько связанных факторов, действующих в
определенной последовательности и затрагивающих различные
промежуточные связи, могут предшествовать какому-либо виду
разрушения или деформации элементов конструкции. Поэтому для
точной оценки технического состояния объекта важно выявить и
выстроить всю цепочку причин разрушения.
При работе конструкций под действием меняющихся внешних
факторов (природных и др.) между ними возникает сложная взаимосвязь, которая требует точного представления о роли каждого
явления или элемента в течение всего периода работы системы.
Самые большие сложности возникают при диагностике разрушений
и оценке несущей способности древних арочных и сводчатых распорных конструкций. Это объясняется особенностями сводов как
42
3.4. Лабораторные методы
Для решения исследовательских и реставрационных задач, таких как выяснение строительной истории и разработка на этой основе реставрационных предложений, привлекают лабораторные исследования. Они помогают, в частности, установить идентичность
или разновременность кладки в разных частях памятника (таким
образом иногда можно определить возраст отдельных частей или
всего объекта). При реставрации внешней или внутренней отделки
объекта с помощью лабораторных исследований выявляют пигменты и связующие, которые были использованы в прошлом, и на этом
основании восстанавливают изначальный цвет отделки (даже если
от нее остались маленькие кусочки), а также детали, утратившие
изначальный оттенок и интенсивность цвета. С помощью лабораторных исследований можно также получить информацию о составе поливы цветных изразцов, о технологиях ее нанесения и обжига,
без которой восполнение утраченных элементов невозможно. Лабораторные анализы позволяют порой узнать очень интересные
факты из истории строительства памятника. Например, по остаткам
микрофлоры под покрывающей поверхность кладки штукатуркой
43
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
или краской можно узнать, когда был нанесен слой – сразу в процессе строительства или через некоторое время. Это помогает
представить, каков был первоначальный характер фактуры стен.
При исследовании памятника могут появиться и другие проблемы,
разрешить которые помогают научно-исследовательские лаборатории.
Инженерно-технические лабораторные исследования следует
доверить работникам соответствующих профессий, архитектор при
этом занимается в основном общей организацией работ, но в собственно архитектурно-исследовательской группе его роль – главная. Он определяет задачи исследований, устанавливает места для
взятия проб и отбирает образцы, а на конечном этапе, опираясь на
заключения обследований, делает выводы.
Метод отпечатка основывается на ударе специальным молотком. От удара на испытываемой конструкции и контрольном
бруске, укрепленном в теле молотка, остается двойной отпечаток.
По соотношению размеров отпечатков с помощью тарированной
таблицы определяют прочность изучаемого материала (производят
несколько ударов и рассчитывают усредненное значение).
Метод отдачи с использованием склерометра применяют для
испытания большеразмерных конструкций. При ударе подвижная
втулка склерометра отскакивает от бойка, увлекая за собой ползунок со стрелкой, которая перемещается по шкале и показывает силу
отдачи. По этой величине с помощью специальной таблицы определяют прочность материала.
Метод забивки позволяет установить прочность материала по
глубине погружения в него стержня. Для этого применяют пистолет с взрывным устройством, заряд пороха которого развивает постоянную энергию, и набор одноразовых стержней. Результаты
определяют по графикам кривых перехода от глубины проникновения к прочности материала.
Метод выдергивания основан на зависимости усилия, прикладываемого при извлечении стержней, от прочности материала. Для
выдергивания стержней используют специальное приспособление с
манометром, фиксирующее приложенное усилие. Прочность определяют по соответствующим графикам.
Перечисленные методы обеспечивают точность до 20–30 %.
На результаты измерений влияют следующие факторы: правильный
подбор штампов и стержней, гранулометрический состав материала, водоцементное соотношение и возраст бетонов, гладкость поверхности конструкции.
3.5. Испытательное оборудование
В настоящее время широко используются неразрушающие
(адеструктивные) методы исследований, основанные на принципах
акустики, электромагнетизма, механики и атомной физики. По своей физической сущности эти методы подразделяются на резонансные, электромагнитные, ультразвуковые, радиационные, комбинированные и механические.
При обследовании жилищного фонда наиболее часто применяются ультразвуковые и механические методы.
С помощью ультразвукового импульсного метода определяют
прочность, глубину трещин, наличие пустот и толщину разрушенного слоя материала, а также изучают поведение конструкций во
времени при воздействии агрессивной среды. Для этого используют
устройство с электроакустическим преобразователем, имеющее два
щупа: излучатель и приемник. Щупы размещают с одной или с
двух сторон конструкции. Время прохождения звуковой волны
между ними зависит от прочности материала (прочность определяется по тарированному графику с точностью 10–20 %).
Существует четыре механических метода определения поверхностной прочности материала: метод отпечатка, отдачи, забивки и выдергивания стержня.
44
3.6. Требования к качеству материалов и конструкций
Свойства строительных материалов, изделий, полуфабрикатов
и деталей и требования к их качеству устанавливаются согласно
действующим нормативным документам – СНиПам, ГОСТам и ТУ,
которые обязаны соблюдать все предприятия-изготовители и строители. С помощью данных регламентирующих документов выбирают строительные материалы и детали, определяют их предназна45
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
чение, требования к качеству, способ применения (в зависимости от
типа и условий эксплуатации возводимого объекта), правила перевозки, приема и хранения, правила отбора контрольных образцов
для испытаний и т. д.
Соответствие поставляемых на объект строительных материалов, изделий и деталей (рис. 11) всем необходимым требованиям
подтверждается их техническими паспортами. С помощью маркировки различных видов (штампов, надписей, ярлыков, бирок и т. д.)
на продукции указываются наименования изготовителя и поставщика, индивидуальные особенности и время изготовления.
вязки и обработки швов и т. д. Однако бывают случаи, когда разновременные кладки обладают сильным внешним сходством и возникает опасность неправильной их оценки. Такие визуальные признаки, как цвет раствора или камня, в большой степени зависят от
влажности камня и условий его сохранения. В этих случаях для получения объективной картины нужно проводить серию лабораторных исследований.
Больше всего информации можно получить при изучении образцов строительных растворов: обычно они наиболее показательны и их состав лучше всего отражает индивидуальные особенности
материалов. Нужно исследовать все материалы, особенно кирпич и
естественный камень, это позволяет получить дополнительные сведения, часто весьма важные.
Исследования всех образцов каменных материалов должны
включать изучение их химического состава и определение процентного соотношения всех важных составляющих. Для этого используют гранулометрический анализ (путем просеивания сквозь
несколько сит с ячейками разного размера выявляют распределение
заполнителя раствора по фракциям) и петрографический анализ
(шлифы раствора и иных материалов изучают под микроскопом).
Количественные соотношения составляющих раствора можно
определить с помощью химического анализа, но приближенные
подсчеты можно произвести еще при микроскопическом изучении
образцов. Однако этот прием не подходит для идентификации
строительного раствора, так как дозировка его компонентов недостаточно точна и образцы материалов одной и той же кладки, взятые на расположенных рядом участках, могут сильно отличаться
друг от друга.
Исследование качественного состава растворов позволяет получить гораздо более важные результаты. Присутствие небольшого
количества характерных примесей, особенности строения зерен
песка, их размер, цвет, степень обкатанности и другие особенности,
обнаруживаемые под микроскопом, могут служить признаками
технологических различий или использования материалов из разных карьеров (это означает, что исследуемые образцы относятся к
разному времени).
б)
а)
в)
д)
г)
и)
з)
е)
к)
ж)
Рис. 11. Примеры деталей, применяемых в строительном
процессе при реконструкции:
a – кирпичи; б – деревянная доска и брус; в – паркетный щит; г – арматурная
сталь; д – профильный металл; е – бетонная смесь; ж – оконный блок;
з – железобетонная двухветвевая колонна; и – железобетонная подкрановая
балка; к – железобетонная ферма
3.7. Методики испытания материалов
Одна из важнейших задач натурного изучения объекта – определение единовременных кладок и разграничение разновременных.
Если в строительной технике разных периодов строительства имеются явные различия, эту задачу можно решить путем соотнесения
фактуры и цветов использованных камней, размеров блоков и способов их обработки, размеров кирпичной кладки, способов ее пере46
47
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
После изучения шлифы необходимо сохранить, так как по мере их накопления при исследовании памятников может быть создана картотека, с помощью которой в дальнейшем будут идентифицироваться материалы, использованные в различных объектах, возведенных на одной территории.
Исследования строительных растворов или естественного
камня с помощью микроскопа позволяют получить ценную информацию. Например, известняки, похожие внешне, но происходящие
из разных месторождений, могут значительно отличаться по микроструктуре, особенно по составу образующих известковый скелет
ископаемых организмов, изучаемых путем петрографического анализа. Иногда можно разграничить разные слои из одного месторождения.
На основе всего проведенного комплекса анализов можно сделать окончательные выводы об идентификации образцов кладки,
взятых с различных участков. Тщательность отбора проб влияет на
качество результатов исследований. Во избежание случайных ошибок образцы следует добывать из бесспорных участков коренной
кладки, нельзя брать пробы из недавно отремонтированных мест.
Для каждого строительного периода берется несколько экземпляров образцов.
Путем отбора и лабораторного анализа проб определяют техническое состояние элементов конструкций и качество использованных материалов. Образцы высверливают из наименее загруженных участков конструкции, используя специальные буры.
Для металлических элементов важно определить степень поражения коррозией.
Для элементов деревянных конструкций определяют степень
загнивания и уровень влажности. Проводят анализы на грибок,
гниль и плесень. При обнаружении дефектов обозначают границы
пораженной области.
Некоторые методы археологических исследований (например,
методы абсолютного датирования материалов) позволяют примерно определить возраст постройки или ее элементов. При этом
сначала проводится абсолютное датирование искусственных материалов (строительных растворов, керамики, металла) и древесины;
геологический возраст горных пород можно не определять.
Максимально точно определить возраст использованной при
строительстве древесины позволяет широко распространенный
дендрохронологический метод. В основе метода лежит изучение
неравномерности роста годовых колец, возникающей из-за погодных условий и ряда других внешних факторов, причем у всех деревьев одной породы, выросших на одной территории, картина примерно одинаковая.
Толщину колец измеряют под микроскопом, а затем строят
графики. У произраставших одновременно деревьев обычно совпадают пики и падения, идущие в сложной последовательности и образующие характерную уникальную картину. График изучаемого
образца по этой последовательности может быть соотнесен с определенным участком другого аналогичного графика.
Используя разработанную для изучаемой местности дендрохронологическую шкалу, можно достаточно точно установить дату
для каждого годового слоя древесины, а если на образце сохранился внешний слой – то и время рубки дерева. Так как разные образцы обладают не только общими, но и индивидуальными чертами,
для гарантии точности результата нужно отобрать для каждого возраста достаточное количество образцов (как правило, не менее десяти), у каждого из которых должно быть необходимое для построения графика требуемой информативности число годовых колец.
Дендрохронологические исследования очень важны не только
при изучении памятников деревянного строительства – если каменные сооружения имеют в своем составе деревянные конструкции
(деревянные связи, закладные колоды, сваи, стропила и т. д.), то
этот метод может помочь при их датировке. На сегодняшний день
он используется во многих организациях, связанных с реставрацией.
С помощью радиоуглеродного метода, основанного на точном
измерении содержащихся в образце продуктов распада радиоактивного изотопа углерода, можно определить возраст органических
материалов. Этот метод можно также привлечь для установления
возраста растворов, так как углерод, входящий в состав вяжущего,
поступает в него из воздуха в период схватывания, однако на практике всегда присутствует вероятность наличия в растворе небольшого количества плохо обожженного известняка и известковой
48
49
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
крошки, добавленной в качестве наполнителя, что резко изменяет
картину исследования. Этот метод нечасто используют при реставрационных работах, так как степень его точности невелика и допустимая временнáя погрешность обычно значительно превышает
разницу между периодами строительства, которые необходимо разграничить.
3.8. Физический и моральный износ зданий
Календарное время, в течение которого конструкции под воздействием различных факторов приходят в такое состояние, что их
восстановление становится экономически невыгодным, называется
сроком службы зданий. Нормативные сроки службы зданий и сооружений устанавливаются СНиПами и, как правило, определяются
сроком службы элементов, которые обычно не сменяют (фундаментов, перекрытий, стен, каркасов и т. д.).
Все здания в процессе эксплуатации подвергаются физическому и моральному износу (рис. 12) [4–12, 15, 17]. Перед началом
разработки проекта реконструкции проводят необходимые исследования, чтобы выявить техническое состояние всех элементов реконструируемого объекта. При соблюдении должных условий эксплуатации все конструктивные элементы и инженерные системы
зданий сохраняют нормируемый минимальный срок службы.
Рис. 12. Картограммы современного состояния застройки (цифрами рядом с планами зданий обозначен процент износа):
а – физический износ конструкций (1 – износ до 20 %, хорошее состояние; 2 – износ 21–40 %, удовлетворительное состояние; 3 – износ 41 % и более, неудовлетворительное состояние; 4 – износ более 60 %, ветхое состояние; 5 – нежилая застройка; 6 – ремонт зданий); б – моральный износ (1 – износ до 15 %; 2 – износ 16–25 %; 3 – износ 26–35 %; 4 – износ 36–45 %; 5 – износ более 45 %; 6 – в здании нет лифта; 7 – нет мусоропровода; 8 – нет горячего водоснабжения; 9 – нет санитарных узлов; 10 – нет санузлов в части
квартир; 11 – в здании нет несгораемых перекрытий
Физический износ здания – это постепенная потеря его конструктивными элементами и системами изначальных технических
качеств под влиянием природно-климатических условий и процессов человеческой деятельности.
Видимые дефекты и неисправности в основных элементах
здания являются главными признаками физического износа. Их
легко можно выявить путем внешнего или внутреннего осмотра
объекта. Общий износ здания определяется по процентному износу
его элементов. К разрушению зданий, появлению деформации конструктивных элементов, потере устойчивости и прочности могут
50
51
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
привести различные природные и антропогенные факторы, поэтому
цифры износа являются условными.
Деформацию элементов в здании определяют и фиксируют на
разных стадиях развития. Каждая стадия характеризуется определенным процентом физического износа. Общий физический износ
конструкции, элементы которой имеют разные коэффициенты износа на отдельных участках, устанавливают как сумму показателей
износа всех элементов (с учетом их удельного веса в объеме конструкции).
Степень общего износа здания определяют как сумму степеней износа всех его элементов или конструкций, взвешенных по
удельному весу их стоимости в общей восстановительной стоимости здания. Если эта стоимость превышает сумму, которая потребуется на снос здания и начало нового аналогичного строительства на
этом же участке, и здание не относится к памятникам истории и архитектуры, то его реконструкция нецелесообразна.
Физический износ здания, отдельных его конструкций и инженерных систем является поводом для проведения капитального
ремонта. Сроки и частота его проведения устанавливаются согласно нормативам эксплуатации зданий в обычных природноклиматических условиях. Следует учесть, что резкое изменение
данных условий может привести к внеплановому капитальному ремонту.
Моральный износ здания наступает при повышении требований к планировке и благоустройству, которые перестают соответствовать функциональному или технологическому назначению здания. Моральный износ здания возникает в результате технического
прогресса и обычно наступает раньше физического, но учитывается
меньше.
Оценка морального износа – очень тонкий и иногда непростой
момент в оценке общего состояния жилых и общественных зданий
и сооружений, несмотря на то, что моральный износ нормативно
обосновывается несоответствием эксплуатационных характеристик
здания современным требованиям, обозначенным в нормах строительного проектирования.
Признаки морального износа:
• несовершенство планировки;
• расхождение свойств ограждающих конструкций с требованиями действующих нормативов теплозащиты помещений;
• несоответствие конструкций внутренних стен и перегородок
нормативам звукозащиты, гидроизоляции и другим требованиям,
обеспечивающим комфорт при проживании и эксплуатации;
• отсутствие или недостаточно высокое качество инженерных
сетей и различных видов инженерного благоустройства.
Перечисленные недостатки являются только частью факторов,
наносящих проживающим или работающим в здании людям моральный ущерб. Оценку морального износа здания необходимо
проводить комплексно. Важно учесть состояние интерьеров в помещениях, архитектурно-художественное решение фасадов, этажность и силуэт объекта, а также его композиционное построение и
влияние на окружающую застройку.
Нормативный моральный износ здания можно устранить посредством проведения текущего и капитального ремонтов. Социальное жилье морально изнашивается только тогда, когда расходы
на его ремонт становятся гораздо выше той прибыли, которую может получить администрация района или города после усовершенствования объекта и сдачи его в аренду или продажи. Для обоснования необходимости проведения текущего или капитального ремонта вместе с реконструкцией, которая улучшит облик, планировку и инженерные системы здания, требуется количественная оценка
морального износа.
Некоторые специалисты еще в процессе архитектурного проектирования предполагают возможность изменения функций строящегося объекта, поэтому они сразу закладывают в проект планировочные и композиционные возможности для изменений, чтобы в
дальнейшем облегчить этот процесс (провести его без замены конструкций и активной реконструкции). Например, использование
широкопролетных конструкций перекрытий и покрытий в общественных зданиях позволяет изменять их функции (трансформировать пространство) с помощью передвижных стен, перегородок и
перекрытий.
Таким образом, можно сделать вывод, что моральный износ
конструкций чаще ведет к необходимости реконструкции и реставрации здания, чем физический.
52
53
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
Работа по усилению или замене конструкций – один из сложнейших и важнейших процессов при проведении капитального ремонта и реконструкции объектов. Все мероприятия необходимо
тщательно обдумать, основываясь на анализе данных, полученных
в ходе технического обследования здания и его конструкций.
Проект реконструкции должен учитывать абсолютно все, даже
самые малые, замечания относительно дефектов или неисправностей в конструкциях. Если нагрузка на старые элементы конструкции увеличивается из-за организации в здании новой функции, то
конструктивному решению следует уделить большое внимание. В
проекте необходимо предусмотреть мероприятия, которые обеспечат прочность, устойчивость и пожарную безопасность объекта, отдельных его конструкций и элементов. Если при расчетах выяснилось, что усиление конструкций не дает необходимого эффекта,
нужно заменить старые конструкции на эффективные современные,
причем следует обеспечить обоюдную работу элементов усиления
и элементов прежних конструкций.
Все конструктивные расчеты необходимо производить, учитывая нагрузки и воздействия, указанные в действующих СНиПах.
Строительство различных элементов здания (из металла, железобетона, древесины и т. д.) должно также выполняться согласно нормативным требованиям. Конструкции, соответствующие всем требованиям СНиПов, для которых не предвидится восприятия новых
нагрузок, могут быть применены при реконструкции здания. Фундаменты и основания необходимо проверять и рассчитывать, также
опираясь на требования СНиПов.
Из-за того, что грунт неравномерно просаживается и вспучивается в основании фундаментов, может произойти деформация
элементов конструкций здания. Перед началом реконструкции в
любом здании необходимо выполнить работы по укреплению грунтов. Для устроения искусственных оснований в пустоты нагнетают
бетонные смеси, в трещины – раствор, а при осадке грунтов производят их смолизацию, обжиг, силикатизацию или упрочнение с помощью электрохимического процесса. Затем проводится усиление
фундаментов в реконструируемом здании (если в нем обнаружены
деформации). Усиление проводится только тогда, когда на конструкции здания планируют увеличить нагрузку.
Омоноличивание стен ленточного фундамента железобетонными обоймами – самое действенное средство усиления. Рубашки
стягивают с помощью анкеров из арматурной стали, используют
также швеллерные и двутавровые балки. Это позволяет старому и
новому фундаменту работать совместно. В трещины и пустоты выветрившихся фундаментов предварительно вводят цементный раствор. Если в нижних частях фундамента обнаружены повреждения,
то его укрепляют с помощью продольных железобетонных балок
(это позволяет увеличить площадь фундамента, опирающуюся на
основание). Для улучшения передачи нагрузки на балки обычно сооружают поперечные контрфорсы.
Если сильно деформированное здание имеет столбчатый фундамент, нужно провести сплошное омоноличивание, тогда фундамент станет ленточным. Полученную ленту с помощью хомутов
или анкеров сопрягают со столбами. Если тело фундамента выветрено, его заключают в сплошные обоймы из железобетона.
Если нужно значительно повысить нагрузку на конструкции
здания, например заменить деревянные перекрытия на железобетонные, производят разгрузку прежних фундаментов с помощью
выносных опор. Эти свисающие сваи получают вдавливанием готовых свай (его проводят любым способом, кроме забивки, чтобы не
нанести вред зданию) или путем заполнения скважин нагнетенным
под давлением раствором. Куст свай соединяют ростверком, который крепко связывают с прежним фундаментом.
Так называемые сводики по балкам – распространенный вид
подвальных перекрытий в старых домах. Если они разрушены, их
реконструируют следующими способами:
• частично перекладывают своды по кружалам;
• расчищают швы кладки с помощью отдельных захваток,
используя раствор для зачеканки;
• проводят раскреповку сводов клиньями из меди;
54
55
Глава 4. РЕМОНТ И УСИЛЕНИЕ КОНСТРУКЦИЙ
СТАРИННЫХ ЗДАНИЙ
4.1. Ремонт подвалов
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
• инъецируют в сводчатую кладку специальные растворы;
• восстанавливают кладку свода, заменяя разрушенные кирпичи.
Подводку ленточного фундамента выполняют участками, так
называемыми захватками, на длину которых влияет прочность вышележащей кладки (например, кладки стен цоколя), наличие проемов и трещин, а также глубина заложения фундаментов. Захватки
длиной 1–2,5 м под глухими стенами являются сравнительно короткими и допускают изменение давления (как правило, они выполняются без закрепления). При подводке фундаментов в сложных условиях (сосредоточенная нагрузка, большая глубина или
осыпающаяся кладка), применяют временное крепление захватки в
виде стоек, продольных или поперечных рам, распределительных
балок и т. д. Конструкция временного крепления должна обеспечивать возможность крепления армокаркасов и опалубки, перестановки или демонтажа.
Данная часть фундамента выполняется, как правило, из железобетона или монолитного бетона, реже используют бутовую кладку. Порядок бетонирования и раскрытия захваток устанавливают из
условия, что все бетонируемые и раскрываемые захватки стоят под
защитой соседнего участка.
Большую сложность представляет подводка фундаментов под
отдельно стоящие пилоны, нагруженные простенки, столбы и т. п.
В этих случаях порядок раскрытия захваток должен исключить
длительное внецентренное обжатие основания и кладки. Усиливаемые простенки и столбы следует максимально разгрузить.
Наиболее оптимален данный способ в следующих случаях:
• значительная длина укрепляемых сооружений;
• ленточный фундамент с малой нагрузкой на него;
• монолитные стены и фундаменты, частая кладка из белого
камня или кирпича, минимум низкорасположенных трещин или
проемов;
• небольшое (не более 2,5 м) углубление подводимых фундаментов;
• низкий уровень грунтовых вод;
• необходимая несущая способность грунтов основания превышает 0,15 МПа.
Усиление фундаментов с помощью обойм проводится, если
подводка фундаментов невозможна или есть опасность новых просадочных деформаций (при неконтролируемом малоквалифицированном строительстве). Существующие фундаменты расширяются
и усиливаются при помощи боковых стенок в виде обойм, лент или
отдельных бетонных блоков. Дополнительные обоймы или прикладки рассчитываются либо на избыточную часть нагрузки (по несущему основанию), либо на восприятие полной нагрузки, подразумевающее соответствующий контакт между бетонной конструкцией и фундаментной кладкой.
Способ соединения новой и старой частей фундамента зависит
от величины передаваемой нагрузки, характера старой кладки,
площади контакта и др. Например, если функции обойм планиру-
56
57
4.2. Усиление фундаментов и оснований с помощью обойм,
свай и ростверков
Подводка фундаментов (рис. 13) – наиболее распространенный способ укрепления зданий, заключающийся в увеличении
площади подошвы фундамента и его заглублении путем полной
или частичной замены прежней кладки [4–12, 15, 17].
а)
б)
Рис. 13. Подводка фундаментов: а – углубление и расширение фундамента с
заменой рыхлой кладки монолитным железобетоном; б – план захваток (в
кружках – их номера)
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
ются умеренные (не более 30 % от общего давления), а старый
фундамент сложен из бута и валунов, то для безопасной передачи
нагрузки будет достаточно обычного сцепления неровности кладки
с бетоном. При тугих кирпичных или белокаменных фундаментах,
как правило, используют шпоночные переплетения с обоймой в виде бетонного «зуба», арматурных стержней или поперечных балок
из металла. Размер «зуба» рассчитывается на отпор грунта по скалыванию менее прочного из соединяемых материалов, а число и
длина металлических шпонок – по смятию материала фундамента.
Помимо сдвигающего усилия, шпоночные переплетения испытывают и растягивающее напряжение, которое тем выше, чем больше
площадь опирания обойм и меньше их высота. Сложность сквозного поперечного армирования фундаментов, анкеровки арматуры и
защиты ее от коррозии не позволяет считать широкие обоймы долговечными и надежными конструкциями (рис. 14).
1 – сцепление обойм за счет ростверка; 2 – сцепление обойм с помощью «зуба»; 3 – обойма с поперечными диафрагмами; 4 – висячая обойма выше
уровня грунтовых вод; 5 – фрагмент перекрестной ленточной обоймы под
столбом; 6 – обойма-ростверк; 7 – обойма с рандбалками-распорками
Наилучшие результаты дают очень узкие одинарные или
двухветвевые обоймы, которые не испытывают крутящего момента
и замкнуты по ограниченному контуру.
Если необходимо увеличить площадь опирания фундамента,
можно использовать пересекающиеся обоймы, в которых отпор
грунта нагружает и не связанные с фундаментами элементы.
Принцип переплетающихся обойм разработан специально для
укрепления памятников Новгорода – Спасской башни кремля (постройка 1485 г.) и Знаменского собора (1682 г.). В Москве этот способ был очень эффективно применен при усилении надвратной
церкви Даниловского монастыря (реставрация 1983–1985 гг.).
В определенных случаях конструкция обойм позволяет эксплуатировать их в качестве ростверков свайных фундаментов. Сваи
могут быть установлены в уже существующую обойму (если необходимо ее усилить) или заранее, до основного бетонирования ростверка.
При всех различиях в назначении и конструкции обоймы
имеют одно общее свойство – они сохраняют контакт между основанием и подошвой фундамента.
Комбинированное и свайное усиление фундаментов. Наиболее
интересным способом укрепления фундаментов, кладки стен и
грунта основания считается армирование буроинъекционными (корневидными) сваями (рис. 15).
Рис. 14. Усиление фундаментов с помощью обойм:
58
59
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Рис. 15. Буроиньекционные сваи:
1, 2 – укрепление подпорных стенок; 3 – предварительное укрепление стенок
глубоких выборок; 4 – комплексное укрепление кладки пилона, фундамента
и основания
Буроиньекционные сваи были разработаны итальянской фирмой Fondedile более 30 лет назад и успешно используются для
укрепления современных зданий и архитектурных памятников при
деформациях, увеличении нагрузок и просадках. Корневидными
сваями укрепляют также оползни, подпорные стены, откосы, стенки глубоких выработок, набережные.
Буроинъекционная свая представляет собой шпур диаметром
70–150 мм, заполненный под давлением 2–4 атм. цементнопесчаным раствором и армированный 1–3 стержнями. Бурение ведется станками вращательного движения под разнообразными углами к вертикали, на глубину 10–30 м. Бурение фундаментов и каменных стен производится шарошечным долотом. Меры предосторожности при бурении неустойчивых рыхлых кладок приблизительно те же, что и при сверлении шпуров анкерного крепления.
60
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
Излишнее давление, которое создается при опрессовке сваи,
позволяет заполнить раствором не только ствол сваи, но и пересекаемые им пустоты, раковины, трещины и пустые швы. В итоге, заполненные сваи, пробуренные через фундамент или цоколь, способствуют укреплению и замоноличиванию данной кладки.
В зависимости от вида нагрузки, деформации и габаритов
укрепляемого сооружения буроинъекционные сваи могут быть использованы как жесткие сжатые, сжато-изгибаемые и растянутые
стержни. Несущая способность буроинъекционной сваи зависит от
ее рабочей схемы (свая-стойка или висячая свая), качества заполнения и опрессовки, а также от геологии участка.
Применение буроинъекционных свай нерационально в следующих случаях:
• при укреплении валунных фундаментов (бурение затруднено, а «заделка» сваи в фундамент (как и его инъецирования) происходит некачественно из-за несоответствия физико-механических
свойств непористого материала валунов и нагнетаемого раствора);
• при укреплении археологических руин или других сооружений из осыпающегося слабого материала, который не выдерживает вибраций бурения;
• при неблагоприятной геологии участка и необходимости
очень глубокого бурения.
Ростверки с использованием буронабивных свай. Такие сваи
могут использоваться для создания фундаментных сооружений,
разгружающих или частично копирующих существующие фундаменты. Конструкция сваи создается при заполнении бетоном скважины радиусом не менее 100 мм, пробуренной в грунте или специально армированной сварным каркасом. Отличие буронабивных
свай от корневидных состоит в том, что первые проходят только
снаружи здания и только через грунт на расстоянии более 1,0–1,5 м
от линии стен. Передача нагрузки на вынесенный свайный фундамент происходит с помощью поперечных балочных сооружений,
которые тем сложнее и протяженнее, чем шире расставлены оси
свай.
Этот вариант применим к конструкциям, имеющим небольшую (не более 6 м) ширину: пилонам, крепостным стенам, контрфорсам, столбам, узким зданиям, малым башням и колокольням.
61
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
Основными ограничивающими факторами являются определенные
сложности при размещении буровых машин и проходке ригеля
сквозь и под фундамент. Данный способ может применяться на
участках с плохой геологией в сочетании с сильной сосредоточенной или линейной нагрузкой на фундамент.
Буронабивные сваи, как и вдавливаемые, используются при
невыгодных геологических условиях участка и восприятии укрепляемой конструкцией высоких нагрузок.
Метод задавливания свай (рис. 16) заключается в погружении
свай под стены или фундаменты при помощи домкрата, который
упирается в кладку фундамента через распределительную траверсу
(при этом масса здания служит нагрузкой, вдавливающей сваю).
Наибольшее усилие, которое может развить домкрат, должно соответствовать состоянию равновесия между несущей способностью
сваи (по грунту и материалу сваи) и нагрузкой на нее [4–12, 15, 17].
погружения секций. Домкрат крепится или подвешивается к траверсе (наддомкратной балке), концы которой закрываются в кладку
соседних участков. Конструкция и шаг свай, а также размеры траверсы напрямую зависят от мощности домкрата и состояния
нагруженного сооружения. Такие сваи были использованы, в частности, при укреплении Большого и Потешного кремлевских дворцов в Москве.
В отличие от описанных выше вариантов укрепления фундаментов, являющихся профилактическими или медленными в отношении передачи нагрузок, задавливание свай представляет собой
активный процесс передачи нагрузки, напрямую влияющий на состояние конструкций и статику здания уже в ходе работ. Именно
поэтому данный метод требует очень строгого соответствия между
нагрузками и расчетными жесткостями, а также непрерывного контроля при производстве.
К существенным недостаткам метода относятся большой расход металла и необходимость устройства глубокой траншеи по периметру фундамента (не менее 2,5 м от наддомкратной балки при
высоте секции сваи 1 м).
4.3. Усиление простенков, стен и столбов
Вдавливаемые сваи представляют собой железобетонные или
металлические секционные конструкции, формирующиеся по мере
Укрепление при перегрузке. Необходимость усиления каменных стен возникает при механических повреждениях кладки, чрезмерных нагрузках, удалении промежуточных перекрытий или
столбов, появлении трещин, растесках проемов и т. д. Данные факторы приводят к перегрузке рабочих сечений кладки (внецентренно
обжатых или многократно сокративших несущую способность,
например при расслоении конструкции на отдельные гибкие элементы). Поэтому большинство видов укрепления столбов и стен
основывается на обеспечении устойчивости обжатой кладки.
Традиционный способ укрепления состоит в использовании
обойм или устройстве внешнего «корсета» (рис. 17, 2), не дающих
кладке «расползаться» по горизонтали. Обоймы узких простенков и
столбов – это системы угловых профилей, объединенных по горизонтальным полосовым связям, шаг которых зависит от степени
гибкости стойки и величины сжимающего давления. Цельнометал-
62
63
Рис. 16. Вдавливаемая свая:
1 – трубчатые звенья сваи; 2 – гидравлический домкрат; 3 – наддомкратная
балка; 4 – фундамент; 5 – трещины в стене
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
лическими обоймами закреплено множество столбов и простенков
старых зданий, например столб в центре Грановитой палаты Московского Кремля или внутренние столбы Собственной половины
Большого Кремлевского дворца.
Для усиления широких простенков используются двухсторонние корсеты – плоские сварные решетки, соединенные арматурными стержнями через просверленные в кладке отверстия. Таким способом закреплены перегруженные слабые стены старого здания
МХАТа (реставрация 1980-х гг.). Металлические корсеты, как правило, необходимо прятать в пробиваемых штрабах или внутри толстого штукатурного слоя, что создает большие трудности при
укреплении пилонов, несущих лепной или живописный декор, или
столбов сложного профиля.
В практике модернизации часто встречаются случаи замены
древних строительных материалов на более прочные современные.
Это может быть как сквозная перекладка с армированием опасной
зоны, так и обычная внешняя с перевязкой. Так, аварийный столб
крыльца церкви Св. Троицы в Никитниках (г. Москва) был переложен вместе с фундаментом (с временным сложным «вывешиванием» данных конструкций).
Иногда древняя кладка сохраняется фрагментарно или в качестве облицовочного слоя, скрывающего внедренные в тело конструкции металлические или железобетонные несущие элементы.
Заделывание современного несущего каркаса в перегруженную или
ветхую кладку (рис. 17, 1) – достаточно сложная задача, требующая
временного крепления, введения разгрузочного элемента, глубокого штрабления и т. д. Необходимо также обеспечить полную передачу нагрузки на новую конструкцию, так как включение в совместную пропорциональную работу разнородных материалов практически невозможно из-за различных модулей их деформации.
64
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
Рис. 17. Укрепление кладки стен: 1 –металлический каркас, заделанный в
ветхую кладку; 2 – металлический корсет (перекрестные пояса из стальных
профилей)
Цельнометаллические стойки часто используют для усиления
или разгрузки деревянных сооружений каркасного типа и срубов.
Закрепление при структурном износе кладки. Структурный
износ подразумевает деструкцию строительного материала кладочных элементов, а также изменение монолитности кладочной структуры конструкции в целом. Он характерен для перегруженной или
влажной кладки и возникает при протечке коммуникаций или кровли, коррозии закладного металла, изменении температурновлажностного режима, подсосе влаги из грунта и т. п.
Яркие признаки структурных изменений при перегрузках –
это истощение обжатых сечений, выкалывание треугольных призм,
образование Х-образных и вертикально ориентированных трещин,
волнообразное искривление или расслоение поверхностей. Солевое
и морозное разрушение при замачивании чаще всего выражаются в
отслоении и падении целых пластов кладки, осыпании щебеночного конгломерата и размягчении раствора из швов в поверхностном
слое. Все эти изменения создают необходимость разработки технологических (комбинированных) методов укрепления, таких как
инъекции и армирование кладки (рис. 18).
65
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Рис. 18. Инъекционное и комбинированное укрепление кладки:
1, 2 – металлические стержни косвенного армирования; 3 – штукатурное заполнение зон утрат; 4 – анкерное крепление проема к бутовой кладке; 5 – сохранившаяся кладка; 6 – современная дополнительная кладка; 7 – стержни
поярусного анкерного крепления; 8 – стержни местного армирования и инъецирования; 9 – зоны утрат
Кирпичные конструкции, которые расслоились, могут быть
укреплены системой анкерных стержней, устанавливаемых в просверленные отверстия ровно или под небольшим углом. На первоначальной стадии эти стержни работают как противоаварийные
элементы, препятствующие дальнейшему расслоению и уменьшающие свободную длину всех слоев как самостоятельных сжимаемых конструкций. На следующей стадии (при инъецировании зазоров между слоями) анкерные стержни воспринимают создаваемое
насосом избыточное давление раствора, могущее вызвать обвал
наружного слоя. После того, как раствор затвердел и слои склеились, стержни служат элементами армирования.
Часто расположенными пересекающимися стержнями косвенного армирования закрепляют перегруженные аварийные сооружения небольших сечений (аркбутаны, столбы, контрфорсы). Для
массивных протяженных стен, имеющих одну или две открытые
боковые поверхности, можно использовать только поперечное армирование. При восстановлении потерянной лицевой кладки поярусное расположение стержней, концы которых совмещены арма66
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
турными сетками, оптимально для создания железобетонных поясов или «опорных» армированных рядов.
Анкерные и прочие комбинированные способы укрепления
требуют высокого качества производства. Для армирования лучше
всего применять нержавеющие металлы (количество черного металла должно быть минимальным даже при наличии антикоррозийного покрытия). Ржавление закладного металла в сырой кладке может привести к ее расслоениям и разрывам, выдергиванию растянутого анкера или стержня, обрушению или сдвигу блоков кладки.
Многолетний опыт показывает, что при низком качестве производства армирование или анкерное крепление нужно рассматривать
только как часть укрепительного комплекса, но не как единственный или основной вид укрепления (особенно для конструкций,
имеющих большую ценность).
Инъецирование специально подобранными растворами – новый и весьма эффективный способ укрепления каменной, кирпичной или смешанной кладки, разделенной трещинами на средние и
крупные блоки или щебеночные фракции. Результативность такого
укрепления напрямую зависит от структуры кладки, качества раствора, уровня расслоения, частоты внутренних скважин, химического состава материала и других факторов. Самые лучшие результаты, как правило, достигаются при инъецировании относительно
сухой расслоившейся кладки из кирпича, песчаника, белого камня и
туфа при открытии трещин более чем на 1 мм. Тесаная кладка из
базальта, гранита и других тяжелых непористых материалов плохо
укрепляется инъекцией, так как не происходит отбора воды (поэтому раствор, заполняющий внутренние швы, остается рыхлым и
слабо склеивает разорванные трещинами блоки и отдельные камни).
Затвердевший инъекционный раствор должен быть близок по
своим физико-техническим свойствам к материалу кладки. В состав
раствора могут входить цемент, известь, белокаменная мука, цемянка, кварцевая пыль. Для тампонажа растворов используют механические или ручные насосы, создающие давление до 6–8 атм.
Инъекция не подходит для укрепления сводов и кладки стен,
покрытых масляной или темперной живописью, так как отбор воды
67
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
из раствора сопровождается движением солей, разрушающим живописный слой и грунт.
Укрепление наклонных и гибких стен и стоек. К неустойчивым конструкциям, требующим введения открытых элементов усиления, логически заканчивающих рабочую схему, относятся подпорные и наклонные крепостные стены, а также ограждающие
столбы и стены зданий с разобранными или обваленными межэтажными перекрытиями. Если восстановление перекрытий невозможно или технически неоправданно, свободная длина колонн и
стен может быть понижена с помощью стержневых распорок и связей-затяжек, соединяющих элементы в пространственные блоки
(рис. 19) [4–12, 15, 17].
1 – современный сквозной контрфорс, компенсирующий распор сводов; 2 –
скрытые обратные контрфорсы подпорных стен; 3 – стена; 4 – перевернутые
арки-контрфорсы; 5 – угловой фрагмент, укрепленный железобетонной
накладкой; 6 – фрагмент гибкой стены, укрепленный контрфорсом
3
Рис. 19. Укрепление неустойчивых конструкций:
68
Отдельно стоящие гибкие стены при отсутствии соседних
жестких модулей (угловых сопряжений стен, лестничных клеток и
т. п.) также могут быть закреплены открытыми подкосами трубчатого и иного сечения, контрфорсами, решетчатыми диафрагмами.
Контрфорс (дословно – «против нагрузки») – это достаточно
распространенный способ крепления при модернизации конструкций. В зависимости от характера нагрузки и архитектурных требований они изготавливаются из традиционных материалов (камня и
кирпича) либо из железобетона. Эффективная работа контрфорса
достигается только при соответствующей твердости его основания.
Опыт показывает, что множество исторических контрфорсов, возведенных как до, так и после начала деформаций, свои функции не
выполняют, так как существуют независимо от укрепляемого объекта. При разрушении подпорных стен можно использовать обратные контрфорсы и буроинъекционные сваи (в сочетании с распределительными подхватами, зачеканкой и инъецированием кладки).
Выпрямление стен, столбов и пилонов. Если уклон пилонов,
башен или стен сильно заметен, а укрепление открытыми конструкциями невозможно из эстетических соображений, появляется
необходимость в их повороте (подъеме).
Самый простой случай – это выпрямление сплошных отдельно
стоящих конструкций или компактных жестких объемов, вес которых не превышает 10–15 т (пилонов, невысоких декоративных башенок, обелисков, крепостных зубцов, пьедесталов, консольных
простенков и пр.). Подъем может осуществляться легкими гидравлическими или винтовыми домкратами при минимальных трудозатратах.
В основание выпрямляемой конструкции временно врезается
обойма из металлических профилей либо железобетона, которая
служит наддомкратной балкой или основным упором при рычажном приложении сил. Нижним упором домкрата является специально укрепленная плита или фундаментная кладка.
69
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
При подъеме наклоненных барабанов собора Нижегородского
Благовещенского монастыря для нижнего упора домкрата использовались железобетонные пояса стягивающего корсета. Если выпрямляется не все сооружение полностью, а лишь его часть или
ярус, то усилие домкрата будет направлено не только на подъем, но
и на «разрыв» конструкции (на преодоление сил скрепляющего
кладку раствора), поэтому в зоне предполагаемого разрыва нужно
провести штрабление кладки или прочистку шва.
Относительно высокие столбы и сквозные или разделенные
трещинами сооружения выпрямляют с применением страховочных
креплений (оттяжек, рам, траверс и т. п.). Усилия домкратов с помощью наклонных металлических или бревенчатых упоров передаются на вертикальный распределительный элемент или в обойму
одного из верхних ярусов крепления.
Выпрямление сооружений с очень высоко расположенным
центром тяжести (башен, минаретов, звонниц и т. п.) – сложная задача, требующая поэтапного расчета устойчивости и разработки
системы взаимосвязанных удерживающих и подъемных устройств.
Так как длина толкающих упоров ограничена их максимальной
гибкостью, углом наклона (не более 40°) и весом, выпрямление высоких конструкций производится натяжными тросовыми переплетениями.
Существуют способы выпрямления, имеющие в основе не
подъем, а опускание конструкций при помощи мешков с песком,
домкратов и сгораемых шпальных клеток, которые закладывают в
специальные проемы и штрабы с противоположной наклону стороны. Промежуточное положение сооружений и при опускании, и при
подъеме фиксируется временными прокладками и отслеживается
системой отвесов. Когда проектное положение достигнуто, штрабы
закладываются, швы зачеканиваются и инъецируются.
Особые трудности представляет выпрямление удлиненных и
волнообразно наклоненных стен, например крепостных, или фрагментов деформированных зданий. Принцип опускания или подъема
здесь сохраняется, но появляется необходимость искусственного
разделения сооружений на блоки путем горизонтального штрабления и вертикального распиливания стен. Подъем каменных прясел
большой толщины и стен полубутовой кладки требует сквозного
или двухстороннего крепления, так как может сопровождаться выпучиванием лицевого слоя и расслоением кладки.
Усиление деревянных конструкций. Главный способ усиления
стержневых систем (стропил, ферм, завершающих конструкций) –
это полная или частичная замена поврежденных частей. Выбор метода стыковки или замены зависит от характера работы стержня в
системе. Наиболее сжатые элементы (верхние подкосы и пояса
ферм) включаются в работу и соединяются с помощью лобовых и
угловых врубок, страхуемых шпильками и хомутами.
В сжатых частях ферм самым ответственным является опорный узел. Если он неплотно соединен (имеется люфт), то контур
верхнего пояса «расползается», опускаются подвешенные к нему
конструкции затяжки и перекрытия. Чем острее угол наклона верхнего пояса, тем больше провис нижнего (например, наклон верхних
поясов ферм московского Манежа составляет 18°, а провис потолка
и затяжек – 40–60 см).
Менять растянутые элементы (подвески и нижние пояса ферм)
намного сложнее, так как при любом методе скрепления материал
соединенных конструкций работает в режиме скалывания или поперечного смятия волокон. В стандартных случаях стык нижних
поясов производится с помощью стянутых болтами боковых металлических или деревянных накладок. В случае небольших растягивающих усилий можно использовать старинный способ соединения, называемый «голландским зубом».
Короткая вставка в поясах стропил, ферм и в балках перекрытий называется протезом. Протезирование изгибаемых элементов,
таких как концы длинных потолочных балок, требует высочайшей
прочности работ и применения тщательно подогнанных стержней и
хомутов. Протезируют, как правило, уникальные неразрезные пояса
ферм, а также балки и потолочные конструкции с ценным декором
или имеющие большое акустическое значение (например, конструкции перекрытий Московской консерватории).
Если протезирование элементов или подтяжка узлов не обеспечивают несущей способности сооружения или надежной геометрии перекрытия, то стропила и фермы усиливают дополнительными стержнями либо дублируют современными конструкциями. К
частичному дублированию относят устройство металлических за-
70
71
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
тяжек, разгружающих нижние пояса ферм и распорных завершающих систем, стойки и прогоны металлических фахверков в каркасных деревянных сооружениях. При полном дублировании разгружаются элементы исторических конструкций, которым отводится в
основном экспозиционная роль. Контролируемое пропорциональное разделение функций между дубликатами и основными элементами (например, между стальными и деревянными балками перекрытий) невозможно из-за различного состава материалов и сложности передачи нагрузки.
Помимо решения методических вопросов и проблем конструирования и статики узлов из разнородных материалов, усиление и
консервация деревянных конструкций подразумевают также обеспечение оптимального температурно-влажностного режима, пожарной защиты и вентиляции. Заменяющий негодные элементы лесоматериал должен быть кондиционным и не стимулировать распространение жучков или грибка.
например ветра. Наиболее сложно укреплять очень высокие срубы
(мельниц, церквей или башен).
Срубы можно сохранять такими методами, как полная переборка с предварительной нумерацией венцов или обработка древесины (например, пропитка в вакуумной камере). Следует учитывать, что необработанный материал в разобранном состоянии (в
штабеле или на площадке) очень быстро теряет свои свойства –
усыхает, загнивает или деструктируется из-за изменения среды существования. При переборе на старом или новом месте срубы из
необработанной древесины обычно очень сильно меняют свою
геометрию, что делает их декоративные и столярные элементы (окна, двери и пр.) непригодными, не вписывающимися в проемы.
4.5. Современные тонкопленочные теплоотражающие
покрытия для ограждающих конструкций зданий
Усиление массивных деревянных сооружений (простых и
сложных срубов, ряжей, мостов и т. п.) состоит, главным образом, в
перебирании венцов стен, наката и подвалов. Частичная замена
сгнивших венцов ведется с местным «разжимом» сруба домкратами
или клиньями. Если заменяют несколько венцов, углов или несущих стенок подряд, то сначала вывешивают часть сруба, которая
расположена выше, вместе с конструкцией перекрытия.
Нужно заметить, что введение новых бревен в сильно деформированные, провалившиеся и перекошенные срубы очень мало
влияет на их устойчивость – наоборот, новые элементы, не связанные в самостоятельный каркас, могут стать инородными жесткими
включениями в структуру старого сруба, концентрирующими
напряжения и нагрузки. Угловые соединения при высыхании новой, еще сырой, древесины расходятся, причем чем больше диаметр
и влажность венцов, тем больше зазор на врубках. Неплотные и пустые угловые сопряжения вполне могут послужить причиной падения стены или всего сруба под действием любой боковой нагрузки,
Статистические данные свидетельствуют, что у большинства
многоквартирных домов, построенных до 1990-х гг., теплопотери
через ограждающие конструкции превышают нормативные. Особенно это характерно для старого жилищного фонда, превалирующего в исторических районах Москвы, Санкт-Петербурга и многих
других российских городов. Приведенный коэффициент термического сопротивления в таких зданиях составляет около 1 м2 · ºС/Вт
и менее, что соответствует толщине наружной стены здания в два
кирпича. Однако с 2010 г. здания проектируются с нормативной
теплозащитой не ниже 2,0–2,5 м2 · ºС/Вт (в зависимости от региона
строительства) [11].
Традиционная теплоизоляция ограждающих конструкций
устраивается либо из минеральной (каменной) ваты, либо из минераловатных (минераловолокнистых) плит. В ряде источников
утверждается, что фактическая теплопроводность минераловатных
защитных материалов выше заявленной. Однако их основные теплозащитные свойства обеспечивает не стекловолокно или горная
порода, а воздух между волокнами. Поскольку теплопроводность
неподвижного воздуха λ = 0,026 Вт/м · К, то очевидно, что заявленная величина теплопроводности таких материалов, как Изовер,
72
73
4.4. Укрепление и консервация срубов
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
ТЕПЛЕКС и Техноплекс (0,028 Вт/м · К) не может соответствовать
реальным данным.
Следует отметить, что применение минераловатной теплоизоляции может вызвать ряд проблем. Во-первых, все производители
дают гарантийный срок эксплуатации минеральной ваты не более
10–15 лет. В связи с тем, что срок эксплуатации многоквартирных
домов до капитального ремонта составляет 50 лет и более, возникает необходимость замены утеплителя во время эксплуатационного
периода, ведущая к непредусмотренным финансовым затратам. Вовторых, из-за строительного брака в вентилируемых фасадах или
фасадной штукатурке формируются не только «мостики холода»,
но и пути проникновения влаги в минераловатные плиты, которые
при увлажнении снижают свои теплозащитные характеристики почти на порядок. В-третьих, агрессивные компоненты минеральной
ваты в некоторых случаях вызывают химическую коррозию стальных дюбелей, влекущую за собой потерю ими несущей способности и падение теплозащиты внутри вентилируемого фасада. Вчетвертых, в минеральной вате могут поселиться колонии грызунов, уничтожить которых путем дератизации практически невозможно.
В некоторых регионах России (Татарстан, Свердловская область, Подмосковье) в качестве дополнительного слоя для утепления стен успешно применяется тонкопленочное теплоотражающее
покрытие (ТТП), представляющее собой компаунд на основе акриловых (или аналогичных) красок с добавлением керамических,
стеклянных, силиконовых и других микросфер (из однородного материала, газонаполненных или вакуумированных).
Во многих случаях ТТП позволяет исключить промерзание
наружных стен, попадание влаги внутрь ограждающих конструкций, возникновение «мостиков холода». Кроме того, такие покрытия дешевле, чем минераловатная теплоизоляция, и относятся к негорючим материалам (некоторые виды минераловатной изоляции
трудногорючи, что способствовало распространению пожаров в некоторых высотных зданиях). В отличие от минеральной ваты ТТП
устойчивы к воздействию влаги, не уплотняются в процессе эксплуатации, не способствуют распространению грызунов.
ТТП наносятся на наружные стены зданий (в редких случаях –
на внутренние) и играют роль дополнительного теплозащитного
слоя. Некоторые виды покрытий с микросферами способны снизить
излучательную способность поверхности стен, а следовательно,
уменьшить теплопотери через ограждающие конструкции в зимнее
время и ограничить пропуск внутрь здания избыточного тепла летом. Теплопроводность ТТП находится в диапазоне 0,01–0,06 Вт/м
· °C, но за счет теплоотражающего эффекта результативность их
применения повышается на 30–40 %. ТТП, будучи оптической системой с микросферами, активно работает в области теплового
(инфракрасного) излучения. Итоговая излучательная способность
обработанной им поверхности зависит от многих факторов: вида,
размеров и концентрации микросфер, оптических свойств связующего, излучательной способности материала поверхности стен и т.
п. При расчете исключительно на теплопроводность ТТП повышает
теплозащиту строительных конструкций в незначительной степени,
так как толщина слоя покрытия невелика (1,5–3,0 мм).
Поверхность стены обменивается энергией излучения не только с атмосферой, но и с поверхностью земли и другими объектами,
имеющими свою радиационную температуру Тz, отличную от температуры атмосферы Тr. Для отдельно стоящего здания половина
радиационной составляющей теплопотерь приходится на радиационный теплообмен между стеной и атмосферой, а другая – на радиационный теплообмен между стеной и поверхностью земли.
Излучательная способность ТТП значительно меньше излучательной способности поверхностей строительных материалов
(0,92–0,93), что приводит к сокращению радиационной составляющей теплопотерь и, соответственно, к изменению структуры и
уменьшению величины теплового потока с поверхности стены.
Количественное уменьшение теплопотерь с наружной поверхности стены при понижении ее излучательной способности оценивается с учетом изменения излучательной способности ε0.
После нанесения содержащего микросферы ТТП с излучательной способностью εк при прочих равных условиях плотность
теплового потока с поверхности стены определяется по формуле
к
74
= αн
н.п – н
+ εк ∙ σ
75
н.п −
.
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Относительная величина энергосберегающего эффекта:
=
к
.
После подстановки соотношений и несложных преобразований можно получить выражение для снижения теплопотерь:
ε − εк
.
=
αн н.п − н ε +
−
σ н.п
Если принять в качестве граничного условия на поверхности
теплозащиты Tн п = Tн, то расчетная формула сводится к сравнению
излучательных способностей поверхности ограждающей конструкции с ТТП и без него:
к
.
=
С учетом излучательной способности εк = 0,75 (для ТТП с
концентрацией микросфер около 5–20 %) получим:
,
,
≈ 0,19.
=
,
Таким образом, величина теплосберегающего эффекта от
применения ТТП с микросферами составляет около 20 %.
В данном расчете снижение теплопотерь от излучения стен в
окружающую среду определяется только излучательными способностями поверхностных слоев. Следует учитывать, что теплозащитная эффективность ТТП в части снижения теплопередачи будет
еще выше, так как необходимо принять во внимание термическое
сопротивление Rλ.
Анализ экспериментальных данных по некоторым видам ТТП
показывает, что их эффективная степень черноты может достигать
величины 0,4, а в ряде случаев (при облачном небе) – 0,3. При этом
эффективность теплозащиты ограждающих конструкций возрастает до 30–35 %.
Эти показатели справедливы и для нанесения ТТП на наружную поверхность покрытий зданий [11].
Применение ТТП на внутренних стенах позволяет дополнительно снизить теплопередачу через теплоотражающий слой, со76
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
хранить тепло в отопительный период и уменьшить тепловой поток
внутрь помещения в жаркое время года.
Нанесение ТТП на внутреннюю поверхность ограждающих
конструкций менее эффективно, чем наружное окрашивание, но
следует учесть, что в отдельных случаях наружное нанесение ТТП
невозможно (например, при использовании керамического облицовочного кирпича или при устройстве вентилируемого фасада). Повышение теплозащитных свойств внутренней поверхности ограждающих конструкций может потребоваться также из-за расчетных
ошибок проектировщиков, несоответствия фактических теплозащитных характеристик материалов заявленным, изменения теплофизических свойств материалов за счет увлажнения во время хранения и строительства.
Применение ТТП с теплоотражающими свойствами на внутренней поверхности ограждающих конструкций приводит к суммарному повышению их энергоэффективности. В этих условиях, в
отличие от показанного выше расчета, следует рассматривать эффективный коэффициент теплоотдачи не на наружной, а на внутренней поверхности стены, учитывая влияние лучистой составляющей. Необходимо также принять во внимание, что в воздухе
внутри помещения содержатся водяные пары, следовательно его
излучательные свойства зависят от коэффициента излучения паров.
Проведенные эксперименты позволили установить коэффициент излучения ТТП с микросферами (ε = 0,52) и приведенный коэффициент излучения с учетом характеристик воздуха с водяными
парами (εr = 0,34). При добавлении в микросферы алюминиевого
пигмента, создающего дополнительный отражающий эффект, ε =
0,40, а εr = 0,29.
Экспериментально доказано, что ТТП с микросферами способно снизить величину теплового потока на 17 %. Испытания данного ТТП на конкретном объекте (административно-торговый комплекс в г. Тюмени) показали повышение суммарного теплового сопротивления ограждающей конструкции на 31 %. На данном объекте после слоя жидкой теплоизоляции на внутренней поверхности
стены была оставлена воздушная прослойка толщиной 20 мм, а затем установлен гипсокартонный лист.
Из сказанного выше можно сделать следующие выводы:
77
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
• ТТП с малыми концентрациями микросфер (5–20 %)
повышают
эффективность
теплозащиты
ограждающих
конструкций на 13–20 %;
• ТТП с концентрацией микросфер 50–80 % и сниженной до
0,3–0,4 излучательной способностью повышают эффективность
теплозащиты на 30–35 %;
• использование ТТП на внутренней поверхности ограждающих конструкций также увеличивает их теплозащитные свойства
(на 12 %);
• добавление алюминиевого пигмента в акриловую основу с
микросферами дополнительно повышает эффективность теплозащиты на 5 %.
4.6. Подвальная гидроизоляция
Гидроизоляционные покрытия – это сугубо традиционные и
локальные устройства для защиты подвалов домов от грунтовых
вод. В большинстве случаев их используют столетиями. Следы обмазки естественными смолами обнаруживают на основаниях и
фундаментах зданий, построенных 300 и более лет назад. Именно
так наши предки с внешней стороны защищали конструкции, находящиеся под землей, от разрушений подземными водами. Реконструкция такой гидроизоляции неэффективна. При постоянной
влажности поверхностей (а по факту – притоке воды) новые слои
изоляции очень плохо приклеиваются к более ранним покрытиям.
Очень затруднительно решается и примыкание горизонтального
ковра к вертикальному, так как их разделяет фундамент. Именно
поэтому сейчас новую изоляцию выполняют только со стороны
подвала (рис. 20).
78
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
Рис. 20. Гидроизоляция стен подвала:
а, б – при уровне грунтовых вод ниже и выше пола подвала соответственно;
в – фрагмент армирования прижимной плиты при уровне грунтовых вод > 0,8
м выше пола подвала; 1 – отмостка; 2 – штукатурка; 3 – обмазочная гидроизоляция; 4 – защитно-прижимная стенка; 5, 6 – конструкции старого и нового цементного полов соответственно; 7 – штыри с шагом 0,3–0,5 м; 8 – многослойная оклеечная гидроизоляция; 9 – бетонный или железобетонный
прижимной лист; 10 – арматура
Если стабильный уровень грунтовых вод (УГВ) находится
ниже полов подвала, то изоляцию, служащую для предохранения от
верховодки, делают облегченной: на обрабатываемую поверхность
наносят мастику в два слоя (так называемая окрасочная изоляция).
Иногда используют оштукатуривание цементными растворами с
разнообразными гидрофобными добавками. Чтобы отвести от стен
поверхностные воды, обычно устанавливают увеличенные отмостки с большим уклоном от здания.
Штукатурные и окрасочные изоляционные покрытия недостаточно надежны, поэтому при УГВ выше пола подвала используются многослойные изоляционные ковры, которые приклеивают к
стене и на основания полов. Во избежание отрыва гидростатическим давлением их прижимают конструкцией из бетона, толщину
которой определяют в зависимости от уровня воды в пристенном
грунте. Например, если УГВ выше уровня пола подвала на 0,8 м и
более, прижимную конструкцию армируют и укладывают сетки.
В настоящее время уже разработаны методы, альтернативные
рассмотренным выше, в частности, освоен промышленный выпуск
79
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
высокоэффективных мастик-растворов на базе полимеров с высокими гидроизоляционными свойствами, предназначенных для инъекций в толщу материала стен. Эта система получила широкое распространение в индустриально развитых странах. Надежность подобной гидроизоляции (марок «Пенетрон», «АкваНАСТ» и др.)
обеспечивается вспучиванием состава в порах, благодаря чему заполняются все пустоты в теле стен.
двойные двери с открытием в разные стороны, оборудованные доводчиками створок и уплотняющими прокладками.
Существующие мусоропроводы рекомендуется сохранять. При
высоте здания выше 14 м до верхней площадки лестницы, необходимо устроить новые мусоропроводы и обеспечить защиту жилых
помещений, расположенных рядом с мусоросборниками, от шума и
запахов. Оптимальным вариантом может стать устройство пневматического мусоросборника в кухне каждой квартиры. Мусоропроводы обычно устанавливают вблизи лифтов, но не исключены случаи, когда они располагаются по разные стороны лестничной клетки. Иногда мусоропроводы устраивают на межэтажных площадках,
тем самым удаляя источники запаха и грязи от входов в квартиры.
Кладовые для нужд жителей размещаются в подвальных и цокольных этажах (рекомендуемая высота в свету от пола до низа выступающих конструкций вышележащего перекрытия – не менее 1,7
м).
4.7. Подвальное инженерное оборудование
Система инженерного обеспечения нуждается в постоянном
развитии и совершенствовании. Обновление инженерных сооружений и оборудования, необходимое, в частности, при модернизации
зданий, требует высокого качества инженерного обеспечения. Значительная сложность заключается, главным образом, в изношенности инженерных систем и сетей. Основные причины повреждения
трубопроводов: невысокий срок службы, отсутствие профилактических проверок, медленные темпы обновления труб, резкие колебания напоров в сети, сильная внутренняя и внешняя коррозия,
низкое качество строительства.
Организационно-экономические аспекты модернизации инженерного обеспечения в сегодняшних социально-экономических
условиях становятся наиболее актуальны.
В настоящее время в многоэтажных общественных и жилых
зданиях часто устраивают индивидуальные котельные.
Если дома оборудованы лифтами, следует обеспечить шумоизоляцию примыкающих к ним жилых помещений. При грузоподъемности лифтов до 400 кг габариты площадок перед ними, машинных помещений и лифтовых шахт могут иметь значения в пределах
1 м. Если габариты площадки не превышают 1,2 м, двери лифта
должны быть раздвижными. Если невозможно установить стандартные лифты, допускается применение нестандартных промышленных лифтов. При модернизации можно применять гидравлические лифты, не требующие машинных отделений. Также можно сохранять существующие размеры тамбуров и не проектировать перед лифтами холлов. Если тамбур устроить нельзя, можно сделать
80
Глава 5. «СУХИЕ» СПОСОБЫ РЕКОНСТРУКЦИИ
И РЕСТАВРАЦИИ. РЕКОНСТРУКЦИЯ КВАРТИР,
ПРИСПОСОБЛЕНИЕ НЕЖИЛЫХ ОБЪЕКТОВ
И ОБЩЕЖИТИЙ ПОД КВАРТИРНЫЕ ДОМА
5.1. Варианты модернизации зданий
Под модернизацией понимают реконструкцию или капитальный ремонт, обеспечивающие соответствие здания современным
функциональным и техническим эксплуатационным требованиям.
Модернизируя здание, его планировку стараются как можно больше приблизить к требованиям функциональности и комфорта. Совершенствуют также инженерное оборудование, оснащая его современными установками и системами.
Принципы реконструкции напрямую зависят от особенностей
здания, заложенных при возведении и учитываемых в выбранной
стратегии. Стратегию реконструкции зданий основывают на следующих предпосылках:
• приоритетность состава и структуры адресного проектирования квартир в здании;
81
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
• ориентация на рыночную экономику;
• максимальное использование всех особенностей конструктивно-планировочного решения здания.
Адресное проектирование – это формирование таких концепций реставрации, которые позволяют создать жилье, рассчитанное
на удовлетворение требований конкретных категорий жителей. Таким образом, предполагается перейти от «усредненных» квартир к
индивидуальным, тем более что перепланировка старых помещений автоматически влечет за собой уникальность получаемого жилья.
При ориентации реконструкции на рыночную экономику
нужно стремиться переложить финансирование ремонтов на потребителя, а централизованные ресурсы использовать для удовлетворения наиважнейших потребностей города. Если ограничить данные ресурсы у муниципальных властей, то часть затрат на ремонты
можно возложить на заинтересованных юридических и физических
лиц, а не на малоимущую часть населения.
Нужно также учитывать тенденции социального расслоения
граждан и исходя из этого формировать при реконструкции жилье
различной комфортности с расчетом на проживание пользователей
с определенным достатком.
По имущественному положению население можно разделить
на три основных категории.
В первую категорию входят люди, снимающие или приватизирующие жилье – это наименее обеспеченные или малоимущие
слои населения. Их требования к жилищному комфорту – минимальный, но достаточный для существования. Жилье первой категории должно быть гигиеничным, безопасным и обеспеченным необходимым минимумом современных удобств.
Ко второй категории относятся жители, которые хотят иметь
максимум жилищного комфорта и готовы приобрести жилье или
арендовать его за бóльшую плату, чем граждане первой категории.
Эта категория, включающая более половины среднего класса, посвоему неоднозначна. В нее входят не только люди, экономически
способные обеспечить себя жилищем и комфортом по европейским
стандартам, но и менее обеспеченная прослойка, могущая позволить себе лишь некоторые элементы комфортности.
Третья категория (самая малочисленная) – наиболее обеспеченные люди, которые могут приобрести или арендовать жилье
максимально повышенного уровня комфортности (включая особняки, коттеджи и т. п.).
В настоящее время при реконструкции жилья часто используются западные подходы, не адаптированные к российским условиям и традициям. Многоэтажные дома с общими для нескольких
квартир входами на этажной площадке, построенные 50–100 лет
назад в ставших теперь элитными районах города, подлежат первоочередной модернизации, но устройство в них отдельных апартаментов для богатых людей может вызвать антагонизм среди жителей. В связи с этим следует отметить, что передавать под дорогое
жилье следует все здание целиком, чтобы уравнять всех проживающих в нем. Однако со стопроцентной уверенностью нельзя
утверждать, что жители соседних домов не будут сравнивать классы состоятельности друг друга. С другой стороны, можно понять
стремление муниципалитетов переложить бремя реновации застройки на состоятельных инвесторов, которых можно заинтересовать определенной выгодой (жильем или прибылью от продажи полученных в собственность квартир).
Комфортность и престижность района, специально подготовленного для продажи жилья, могут заинтересовать средний класс,
однако эта прослойка в нашей стране пока не сформировалась и
спрос на элитные квартиры и апартаменты не слишком велик. Отсюда можно сделать вывод, что при выборе стратегии реконструкции нужно отталкиваться от маркетинговых исследований и вести
поиск решений совместно со всеми участниками процесса реконструкции и градостроительного развития.
В число наиболее заинтересованных субъектов следует включать не только районные управы, муниципалитеты или мэрии. Следует узнать мнение жителей модернизируемой территории, их объединений, товариществ и землячеств. Ни в коем случае нельзя исключать и строителей, реализующих градостроительные замыслы,
и, конечно, потенциальных арендаторов и владельцев жилья. Нужно учитывать также архитектурно-планировочные особенности
зданий, период их постройки и первоначальное назначение.
82
83
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
5.2. Реконструкция планировочных элементов сооружений
жарной безопасности, также не соответствуют нормам их забежные
ступени, ширина и огромные уклоны маршей. Но самый значительный недостаток парадных лестничных узлов – отсутствие лифтов.
Марши очень больших лестниц перекладывают, стараясь разместить их в габаритах помещения. Но это удается не всегда, зачастую длину лестничной клетки приходится увеличивать за счет
остекленных площадок балконного типа. Главное, что при этом не
нарушается декор главных фасадов, так как черные лестницы
обычно располагаются со стороны двора.
Самый сложный случай состоит в необходимости увеличить
ширину лестничной клетки, для чего нужно переносить лестничную клетку и перекладывать стены. Зачастую это можно сделать,
перестроив соседние помещения или вписав в одно пространство
лифт и мусоропровод.
Лифт и мусоропровод обычно устанавливают так, чтобы обеспечить доступ к ним с этажной площадки. Если данное решение
невозможно воплотить, их устраивают на межэтажной площадке,
что менее удобно, поэтому такая планировка допускается только
как вынужденная.
В лифтовые шахты всегда стараются установить несгораемые
конструкции. Для устройства шахт целесообразно использовать
объемы черных лестниц (если они прилегают к парадным). В этом
случае несущие стены изолируют мусоропровод и лифт. Если места
для размещения шахт недостаточно, используют смежные объемы
(данный прием допускается только тогда, когда к шахтам примыкают нежилые помещения, например кухни или санузлы).
В практике реконструкции достаточно часты случаи, когда
лифт невозможно установить в габаритах здания без потери ценной
площади. Тогда лифт делают приставным (в виде балконов) или
вешают как дополнительный уступ на фасад здания. Иногда каркас
навесного лифта крепят к консолям, располагаемым на уровне перекрытия чердака. Остановки при этом привязывают к межэтажным площадкам.
Размещение мусоропровода и лифта у черной лестницы представляет особую сложность. В данной ситуации возможны два решения: боковое расположение оборудования (с использованием га-
К планировочным элементам относятся внеквартирные коммуникации, кухни, комнаты, санитарные узлы и другие составляющие жилья. Их реконструкция, независимо от особенностей модернизируемого дома, основывается на общих принципах. Рассмотрим
наиболее распространенные случаи, встречающиеся при перепланировке.
Реконструкция лестнично-лифтовых узлов (рис. 21) проводится для сохранения существующих лестничных клеток, в особенности декорированных розетками, лепными карнизами и росписью
высокого качества, что нередко встречается в парадных подъездах
старых доходных домов [4–12, 15, 17].
Рис. 21. Варианты реконструкции лестнично-лифтовых узлов:
1 – план реконструкции первого этажа; 2 – план реконструкции типового
этажа; 3 – существующая планировка
Черные лестницы либо переделывают в парадные, либо ликвидируют за ненадобностью (если хотят увеличить количество секций в здании при разукрупнении квартир и помещений). Эти лестницы не отвечают современным требованиям к эксплуатации и по84
85
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
баритов старой лестничной клетки) и центральное (с устройством
обходной лестницы).
Лифты (рис. 22) устанавливают в зданиях, где пол верхнего
этажа находится на 13,5 м выше отмостки. Они бывают пассажирскими, грузовыми и грузопассажирскими. В жилых зданиях редко
устанавливают грузовые лифты, чаще грузопассажирские или пассажирские.
Размеры лифтов иностранного производства уточняют по техническим паспортам. Если невозможно установить стандартную
шахту, заказывают индивидуальный проект лифта. Машинное отделение с управляющим устройством и приводом располагают в
верху или в низу шахты. Верхнее расположение упрощает конструкцию лифта. Благодаря сокращению числа перегибов подвески,
увеличиваются срок службы механизма и его надежность. При
нижнем расположении возрастает нагрузка на шахту, но облегчается обслуживание системы и снижается шум.
Мусоропроводы, как правило, устанавливают рядом с лифтами, но не исключены случаи, когда данные элементы инженерного
оборудования находятся по разные стороны лестничной клетки.
Иногда мусоропроводы монтируются на межэтажных площадках,
чтобы удалить грязь и запах от входов в квартиры.
Мусоропровод включает в себя ствол с мусороприемными
клапанами, помещение над стволом с системой вентиляции и мусорокамеру. Вертикальный ствол приставной системы специально
укрепляют, зажимая в межэтажных перекрытиях. Встречаются
также решения со стволом, спрятанным в стене (такие мусоропроводы характерны для домов постройки 1940–1950-х гг.).
Мусороприемные клапаны-затворы, как правило, устанавливают через один этаж (если ствол расположен между этажами).
Возможны и варианты с клапанами на каждом этаже, но обычно так
оборудуют только этажные площадки.
Надствольные помещения мусоропроводов находятся на чердаке. Их оборудуют ершом с механическим приводом для прочистки ствола, поэтому высота данных помещений должна превышать
2,2 м до блоков подвески ерша. Размер надствольного помещения в
плане назначают исходя из возможности свободного доступа к системе прочистки. Дополнительно обеспечивают обход вокруг ствола шириной 0,8 м.
Мусорокамеры на первом этаже для безопасности отгораживают несгораемыми конструкциями. Если в пределах габаритов
здания трудно выделить место для мусорокамеры с отметкой пола
на уровне отмостки, со стороны двора возводят приставной объем,
обеспечивая беспрепятственный подъезд к нему мусоровозов.
Входной узел при модернизации дома решают так, чтобы сохранить существующий парадный вход и сделать по возможности
еще один дополнительный вход со стороны двора, повышающий
безопасность лестничной клетки. Если входы установлены в аркепроезде, их реконструируют и обеспечивают связь лестничной
клетки с двором.
Тамбуры устанавливают при входах в здание, иногда для этого
переделывают первые марши лестниц. Если предусматривается пе-
86
87
Рис. 22. Лифт с верхним расположением машинного отделения:
а – продольные разрезы; б–г – планы взаимного расположения кабины и противовеса (б – противовес сзади кабины; в, г – сбоку); 1 – концевые амортизаторы в приямке; 2 – кабина; 3 – ограждение шахты; 4 – машинное отделение;
5 – раздвижные двери; 6 – противовес
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
редвижение инвалидов, используют пандусы или микролифты.
Тамбуры оборудуют специальными дверьми с кодовыми замками,
чтобы воспрепятствовать проникновению в дом посторонних. Иногда в них ставят камеры слежения.
Для размещения консьержа специально выделяют помещение
у входа, планировку которого решают в виде комнаты с санитарным узлом, возможно также устройство малогабаритной кухни
(рис. 23). В стене между помещением консьержа и лестничной
клеткой устанавливают смотровой или дверной проем для обеспечения обзора тамбура и примыкающих объемов [4–12, 15, 17].
ональной, поэтому согласно нормам ее площадь должна превышать
16 м2.
В социальном жилье при необходимости эту комнату используют и для сна, разделяя на две зоны (спальное место и место общего пользования) с помощью ниши или алькова. В двухкомнатных квартирах общую комнату делают отдельной. Общая комната
может быть и проходной (если квартира многокомнатная). Вход в
следующую комнату при этом делают рядом или напротив двери в
общую, чтобы сократить путь через помещение. Ширину общей
комнаты назначают более 3 м (исходя из удобства расстановки мебели).
В элитных квартирах общую комнату зачастую совмещают с
помещениями разных функций, такими как зимний сад и другие
зоны активного или пассивного отдыха. При этом ее площадь стремятся сделать как можно больше.
Индивидуальные комнаты и спальни планируются для личного пользования, работы или отдыха одного или нескольких человек.
Спальни делают, как правило, шириной 2,2–3,0 м, но в квартирах,
предназначенных для обеспеченных жителей, такие жесткие ограничения отсутствуют. Рядом со спальней обычно располагают гардеробную и туалет.
Кухня – это место, где хозяйка пребывает бóльшую часть дня.
Это помещение считается в определенной степени производственным, если принять во внимание технологии обработки продуктов и
приготовления пищи. Исходя из этого выполняется расстановка кухонного оборудования, включающего электрическую или газовую
плиту, мойку, навесные полки, рабочие столы и шкафы. Помимо
того, на кухне устанавливают холодильник, а иногда еще и стиральную и посудомоечную машины. Для расстановки оборудования минимальную свободную длину помещения оставляют не менее 2,7–3,0 м.
Следует учесть, что в кухне, как правило, собираются все члены семьи. Существует три типа планировочных решений кухонь:
кухни-столовые, кухни-ниши и рабочие кухни (рис. 24).
Рис. 23. Фрагменты планов первого этажа с выделением
помещения для консьержа:
а – комнаты с санузлом; б – малогабаритной квартиры
Планировочные решения реконструируемых квартир назначаются исходя из количества будущих жильцов. В состав квартир
входят жилые комнаты (индивидуальные, общие и спальные) и
подсобные помещения (кухни, отдельные или совмещенные санитарные узлы, ванные комнаты, встроенные шкафы, коридоры, лоджии, балконы).
Общая комната обычно служит композиционным центром
квартиры, поэтому имеет наибольшую площадь. Она предназначена для приема гостей и отдыха всех членов семьи, ее можно использовать и как столовую. Общая комната является многофункци88
89
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
ных квартирах санитарные узлы выполняются по индивидуальным
проектам: выбираются не подходящие для жилых комнат места и
делаются санузлы неправильной формы (рис. 25).
Рис. 24. Типы кухонь в модернизируемых муниципальных домах:
а–г – кухни в отдельных помещениях; д – кухня-ниша с электроплитой
Рис. 25. Нестандартные проекты санитарных узлов при модернизации зданий
под элитное жилье
Кухня-столовая всегда удобна, потому что превращается в дополнительную комнату. В подобной кухне специально оставляют
место для обеденного стола.
Кухни-ниши размещаются в передней или в общей комнате.
Размещение в передней свойственно квартирам гостиничного типа.
Глубина ниши назначается не менее 0,7 м, а ширина – по длине кухонного оборудования. По действующим нормам подобные кухни
разрешено делать исключительно с электроплитами.
В элитных квартирах кухню-нишу обычно располагают в специально отведенной зоне общей комнаты и отделяют от основного
помещения каким-либо барьером, например барной стойкой.
Рабочая кухня проектируется как отдельный объем, предназначенный исключительно для готовки, и размещается рядом с общей комнатой или столовой. В перегородке, отделяющей кухню от
этих помещений, обычно делают проем для подачи блюд.
Помещения с установленными унитазом, умывальником, биде,
ванной и душевой с поддоном соединяют в санитарный узел. При
проектировании квартир улучшенной планировки площадь ванной
стараются увеличить.
В однокомнатных квартирах гостиничного типа допускается
устройство совмещенных санузлов сокращенных размеров. В элит-
Часто квартиры проектируют с двумя или тремя санузлами. В
парадной части устанавливают уборную с умывальником, а в зоне
спален – один или два совмещенных санузла. На сегодняшний день
престижность квартиры определяется не по числу комнат, а по количеству санузлов. Иногда их делают при каждой спальне. В главном узле устанавливают ванну больших габаритов (типа джакузи),
а в других – ванны типичных размеров. При установке больших
ванн перекрытия под ними необходимо проверить на прочность.
Коридоры и прихожие связывают отдельные части квартир. С
их помощью можно также разделять объемы (например, отделить
коридором зону сна от помещений дневного пребывания). Все коридоры проектируются с соблюдением нормативной ширины: 1,1 м
– для проходов, ведущих в комнаты, и 0,85 м – в кухни (до этой
ширины можно сократить и коридоры, ведущие в спальни, но при
наличии второго входа из общей комнаты).
Любая квартира начинается с прихожей. Ее проектируют шириной не меньше 1,4 м. В элитных квартирах прихожие делаются
90
91
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
большими, иногда их преобразуют в холлы, перетекающие в общую комнату.
При планировке прихожей учитывается установка вешалки,
для которой требуется не менее 0,8 м в небольших квартирах и 1,2–
1,6 м – в трех- и четырехкомнатных.
Встроенную мебель и шкафы располагают в коридорах и прихожих (в местах, неудобных для размещения жилых комнат).
щения квартир с односторонней ориентацией придется прибегнуть
к планировке, отличной от общепринятой. Обычно часть освещенного фасада проектировщик вынужден занимать подсобками, а жилые комнаты располагать длинной стороной на два или даже три
окна. Подобные муниципальные квартиры характерны для смежных зданий, примыкающих друг к другу узкими дворовыми корпусами. При несовпадении уровней полов в корпусах делают квартиры в двух уровнях, соединяющихся небольшими лестницами. Для
уменьшения количества стояков в доме санузлы смежных квартир
размещают рядом. Последовательная расстановка санузлов смежных квартир позволяет спланировать в узком поперечном пролете
подсобные помещения (рис. 26) [4–12, 15, 17].
5.3. Модернизация квартир
При модернизации квартир необходимо рассмотреть ряд факторов. Прежде всего оценивают расположение здания. Зачастую
оно оказывается не лучшим образом ориентировано относительно
сторон света, соседних зданий или оживленных магистралей. Для
улучшения инсоляции комнат и уменьшения влияния различных
негативных условий планировку изменяют: проектируют квартиры
с так называемой перекидкой, то есть с окнами на две стороны света, а не на одну. В худшие условия с точки зрения инсоляции
обычно ставят комнаты дневного пребывания, а окна спален ориентируют в тихий двор и на более освещенную сторону.
Чем меньше сохраняется внутренних несущих конструкций и
перегородок, тем свободнее выбор планировочного решения.
Намного сложнее спланировать квартиру, соответствующую заданным проектным решениям и уровню комфорта, если при проведении работ необходимо оставить колонны, пилоны и стены в пределах габаритов здания.
Параметры планировки каждого сооружения индивидуальны,
в особенности это относится к дореволюционным зданиям, поэтому
стандартные приемы, оптимальные для построек разных периодов
(за исключением типовых домов второй половины XX в.), здесь рекомендовать трудно. Тем не менее можно выявить общие принципы модернизации квартир в зависимости от ширины корпуса здания, планировочной схемы, шага оконных проемов и принимаемой
ярусности квартир.
Ширина корпуса здания имеет огромное влияние на планировку квартир. Например, в узком корпусе до 9 м шириной можно
разместить квартиры с ориентацией на две стороны, но для разме92
Рис. 26. Примеры планировки квартир в узких корпусах с небольшим поперечным архитектурно-планировочным шагом
В зданиях шириной до 13 м планировочная структура практически не отличается от традиционной. Проектные решения реализуют, учитывая ориентацию по сторонам света и ритм окон на фасаде.
Шаги световых проемов реконструируемых зданий обычно
отличаются от принятых в современном строительстве. Для старой
застройки характерен частый шаг – от 2,2 до 2,6 м, однако в домах,
построенных до 1917 г., имеется шаг от 3,4 до 3,6 м. Ритм окон в
93
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
каждом строении соблюдался, как правило, постоянным, исключая
участки фасадов, на которых архитектор хотел сделать акцент.
Непрерывный редкий шаг окон исключает возможность создания комнат разной ширины, если речь идет об однооконных помещениях с окном по центру наружной стены. По этой причине перегородки сдвигают, что не слишком выгодно с точки зрения инсоляции.
Существует два противоположных приема, направленных на
изменение шага окон и размеров простенков между ними. В первом
случае определенные окна закладывают, что дает возможность поставить перегородку на любом участке простенка. Для сохранения
ритма окон вместо проема обычно оставляют нишу, что никак не
нарушает архитектуру фасада. Другой прием основывается на создании или перебивке оконных проемов, но к нему стараются не
прибегать, так как это влечет за собой изменение фасада и негативно влияет на несущую способность стен. В большинстве случаев
шаг изменяют с помощью выборочной закладки окон.
В здании с широким шагом окон проектируют спальные ниши
и встроенные шкафы, либо форму комнат делают более близкой к
квадратной.
Если ширина корпуса здания превышает 13,5 м, квартиры в
нем бывают слишком глубокими (в отдельных случаях – более 7 м),
что идет вразрез с современными планировочными решениями,
разрабатываемыми для муниципального жилья. Поэтому слишком
вытянутые комнаты скрывают нишами и альковом либо проектируют вместо них шкафы или шкафные помещения.
Для организации проветривания в квартирах создают естественную вентиляцию путем установки вентиляционного короба у
одной из стен.
Большая ширина корпуса усложняет размещение в нем квартир с ориентацией на обе стороны, так как жилье запрещается располагать в теневой части у продольной стены (в таких помещениях
устраивают подсобки, площадь которых превышает рекомендованную).
Планировочная структура квартир во многом зависит от конструктивной схемы здания. Если корпус однопролетный, то внутренние опоры не осложняют выбор планировки. В двухпролетные
корпуса современные квартиры муниципального жилья легко вписываются в том случае, когда продольная стена располагается по
оси дома. Смещение стены значительно усложняет проектные решения. Средний пролет в трехпролетных корпусах используют для
размещения вспомогательных помещений или альковов. Это делается за счет средних опор-столбов, но такое решение можно применить и в зданиях с несущими продольными стенами, в которых допускается пробивка проемов. Иногда средний пролет используется
для подсобок или каких-либо коммуникаций.
Осложняет проектирование квартир наличие в корпусах внутренних поперечных несущих стен, жестко закрепляющих планировочную структуру. Вносить изменения можно только при частичной разборке таких стен, поэтому планировочные решения в данном случае всецело зависят от особенностей конкретного здания.
Сложно также решать квартиры муниципального жилья в зданиях, стены которых примыкают друг к другу не под углом 90°. В
таком случае часть комнат делают неправильной формы, а в местах
стыковки стен под косым углом устраивают шкафы или подсобки.
Непрямоугольными, как правило, делают кухни и прихожие, но и
иногда общие комнаты (комнаты сложной формы проще меблировать, если их площадь достаточно велика).
Подобных проблем почти не возникает при модернизации
зданий под элитное жилье, так как в этом случае отсутствуют жесткие ограничения на состав подсобных помещений и площадь квартир. Это является очередным аргументом в пользу преобразования
под такие апартаменты доходных домов дореволюционной постройки.
Качество планировочных решений квартир не полностью зависит от нормативов, оно обусловлено также умением архитектора
скрывать и обыгрывать проблемные углы в помещениях.
Двухъярусные квартиры – популярный в наши дни вид жилья,
широко представленный в элитном отечественном строительстве.
Их планировка обычно решается, как и в индивидуальных двухэтажных домах: на нижнем этаже располагают комнаты дневного
пребывания, а на верхнем – спальни.
На рис. 27, а приведен пример использованного при реконструкции планировочного решения квартиры с тремя спальнями. В
94
95
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
нижнем ярусе располагается зона дневного пребывания с гостиной,
оборудованной кухней-нишей и санузлом. Связь с верхним ярусом
осуществляется с помощью винтовой лестницы в холле, но оставлен и запасной выход на лестничную площадку.
Встречаются и иные методы планировки, например квартиры
с развитым вторым ярусом, занимающим площадь двух нижних
квартир (рис. 27, б). На первом ярусе располагаются гостевые помещения – холл, небольшой санузел и гостиная с кухонной нишей.
Площадь второго яруса намного больше, поэтому кроме спален там
размещен еще один холл, кабинет и кухня-столовая – то есть комнаты дневного пребывания. Таким образом, в квартире образуется
третья функциональная зона, отделенная от нижней – гостевой. С
конструктивной точки зрения подобные решения сложнее, так как
требуют более массивных перекрытий (для разделения двух квартир), а также повышенной звукоизоляции.
Особенности исторических зданий и степень их пригодности к
эксплуатации во многом определяются уровнем развития строительных технологий во время их возведения. Чем старше дом, тем
меньше он соответствует современным требованиям комфорта и
больше изношен (если не проводились реконструкция или капитальный ремонт). Методы реконструкции, модернизации и трансформации зданий напрямую зависят от времени их строительства.
Реконструируемые здания можно условно разделить на десять
категорий (в первые четыре входят только здания дореволюционной постройки):
1) индивидуальные малоэтажные жилые дома;
2) приспособленные под жилье нежилые строения;
3) гостиницы, дома с меблированными комнатами, казармы,
общежития;
4) доходные дома (основная опора жилищного фонда крупных городов);
5) типовые здания, построенные для рабочего класса в первые
десятилетия советской власти (имеют довольно однотипную структуру и небольшие различия в объемах и планировке);
6) элитные дома индивидуального строительства, располагающиеся на главных улицах городов;
7) типовая послевоенная застройка 1945–1955 гг. с довольно
комфортными квартирами;
8) здания первого поколения полносборного домостроения с
квартирами малых площадей и минимумом удобств;
9) сборные дома улучшенной планировки 1966–1975 гг.;
10) сборные дома улучшенной планировки 1976–1984 гг.
Постройки, которые были приспособлены под квартиры во
время жилищного передела, требуют особого, индивидуального
подхода к реконструкции. При этом нельзя забывать и про возможную альтернативу – снос (для разуплотнения жилищного фонда на
территории). Сохранять здания необходимо в тех случаях, когда
речь идет о капитальных строениях, имеющих особую архитектурную ценность.
Дома, заселенные покомнатно (бывшие меблированные комнаты, гостиницы и общежития), весьма разнообразны по своей
структуре. Их можно трансформировать под административные
Рис. 27. Новые двухъярусные квартиры в реконструируемых домах:
а – с тремя спальнями в верхнем ярусе, расположенном в габаритах нижнего;
б – с развитым верхним ярусом над двумя квартирами нижнего этажа; 1 –
первый ярус; 2 – второй ярус
5.4. Приспособление общежитий и нежилых объектов
под квартирные дома
96
97
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
или иные учреждения, ревитализировать под гостиницы или разбить на секции с комфортным малокомнатным жильем. Практика
показывает, что во время реконструкции с задачей сохранения жилой функции утрачивается около 30 % жилой площади, причем
приходится отселять большое число жильцов. По этой причине
данные строения необходимо по возможности передавать под
учреждения различного профиля.
В переделанных под жилье гостиницах чаще всего предпочитают восстанавливать изначальную функцию. Зачастую их преобразуют в учреждения различного рода, чему во многом способствует коридорная планировка подобных зданий. Перепланировка с созданием квартир здесь нерациональна из-за значительных потерь
жилой площади и неудобного стенового остова (если при строитрехпролетная
конструктивнотельстве
применялась
планировочная схема с широким средним пролетом и двумя продольными несущими стенами).
В довоенный период возводилось очень много жилых домов
коридорного типа – общежитий с коммунальными кухнями и санузлами на этаже. Некоторые дома имеют коридоры около 32 м
длиной и оборудованы одной лестницей, в домах с двумя лестницами встречаются коридоры до 60 м в длину. Как правило, такие
дома имеют ориентацию З–В, поэтому помещения летом перегреваются с западной стороны и их невозможно проветривать. Во время реконструкции корпуса подобных коридорных домов разделяют
на две секции со строительством дополнительных лестниц. При
этом продольные несущие стены (или каркасная система) создают
возможности для удобной перепланировки этажей под благоустроенные изолированные квартиры с оптимальной системой инсоляции и сквозным проветриванием.
Нежилые строения, приспособленные под жилье, настолько
разнообразны, что невозможно рекомендовать какие-либо общие
приемы их реконструкции. В больших городах такие здания обычно предпочитают сносить (если они не имеют никакой исторической ценности и изношены), а на освободившейся территории ведут современное строительство. Подобный подход весьма характерен для городских центров, где высоки цены на земельные участки.
Капитально построенные здания, находящиеся в хорошем техниче-
ском состоянии, как уже говорилось, могут быть переделаны в
учреждения.
Общественные здания всегда служили украшением исторических центров городов. После войн или стихийных бедствий в
первую очередь восстанавливали именно их, а про разрушенную
застройку вокруг зачастую забывали.
За последние годы накоплен большой опыт в области реконструкции различных общественных исторических зданий и приспособления их под иные социальные функции. В отличие от жилых
сооружений, практически все общественные здания прошлых лет
имеют огромную историческую ценность. Если оглянуться назад, в
глубь веков, то можно уверенно заявить, что практически ни одно
из древних общественных сооружений не дожило до наших дней,
сохранив свое первоначальное назначение. Однако заложенный при
возведении колоссальный запас прочности позволяет приспосабливать их под новые функции. О сносе подобных зданий не может
идти речи – перед архитекторами ставятся только задачи реконструкции.
Общественные сооружения по большей части обладают сходной структурой: во многих имеются залы, служащие основными
центрами композиции, и второстепенные комнаты, а назначение
входной группы заключается в приеме и предварительном обслуживании посетителей. Для реконструкции архитектор, разумеется,
подыскивает строение с подходящими для новых функций размерами основных и второстепенных помещений, а непосредственно в
процессе ревитализации тщательно продумывает перепланировку
комнат и перекрытие залов с использованием современных большепролетных конструкций.
Основная сложность работы архитектора, занимающегося реконструкцией зданий, состоит в том, чтобы найти средства взаимосвязи старого и нового. Для этого необходимо не только высокое
профессиональное мастерство, но и умение привлекать научный
аппарат, а также анализировать и использовать творческий опыт
реконструкции прошедших веков.
98
99
Глава 6. РЕКОНСТРУКЦИЯ ЖИЛЫХ ДОМОВ ПЕРВЫХ
МАССОВЫХ СЕРИЙ
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
6.1. Реконструкция зданий первых поколений массового
жилищного строительства
Основная часть послевоенного жилищного фонда России
сформирована массовым жилищным строительством 1950–1970-х
гг. В зданиях первого поколения такого строительства на сегодняшний день проживает каждая восьмая семья (в крупных городах
– каждая пятая). Особая рациональность объемных и планировочных решений, общая высота домов (5 этажей), широкое применение вместе с кирпичными и крупноблочными строительными системами крупнопанельной, не все конструкции которой прошли к
тому времени всестороннюю проверку и корректировку, – все это
особенности данного фонда. В таких зданиях, независимо от климатических условий строительства, принимались определенные
общие решения по планировке секций с немногочисленными и несущественными различиями.
Структуру зданий упрощали, оставляя только однотипные
планы; высоту этажа уменьшали до 2,5 м (нижний предел санитарных требований) и в большинстве случаев отказывались от квартир
с окнами на две стороны света. В основу планировочной системы
закладывали двухпролетные решения с 12-метровой шириной корпуса. Ограничивая высоту здания пятью этажами, экономили на
установке лифтов, а в многоэтажных домах, где лифты все-таки
требовались, располагали секции с так называемыми «карманами»
(рис. 28), что позволяло запроектировать большее количество квартир, относящихся к общему пути эвакуации, объединяющему лифт
и лестницу [4–12, 15, 17].
100
Рис. 28. План дома первого поколения полносборного домостроения. Типовая секция (блочный вариант) с распределительными холлами-карманами на
поэтажных площадках
Во всех зданиях старались предусматривать квартиры с малым количеством комнат (от одной до трех). Для экономии сокращали требования к комфорту: уменьшали габариты подсобных помещений (прихожих, санузлов, кухонь). Уборные совмещали с ванными, которые делали укороченными до 1,5 м и даже сидячими.
Коридоры, ведущие в кухни, ликвидировали.
Оценивая данное жилье с современных позиций, можно сказать, что целые районы были застроены «неполноценными» домами.
В части зданий были широко использованы конструктивные
решения, способствующие сбережению материалов и уменьшающие тем самым расходы на строительство. Однако при эксплуатации выяснилось, что такие конструкции крайне недолговечны и
имеют низкие теплозащитные и звукоизоляционные показатели.
Все это привело к возникновению различных проблем и увеличению эксплуатационных расходов.
Сроки службы данных домов очень быстро стали приближаться к критическим, многим зданиям уже требуется капитальный ремонт, а некоторые и вовсе подлежат сносу, так как постоянный выход из строя конструкций и инженерного оборудования делает их
дальнейшую эксплуатацию технически невозможной или опасной.
В настоящее время назрела острая необходимость реконструкции подобного жилого фонда для обеспечения его соответ101
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
ствия современным функциональным, эксплуатационным и градостроительным требованиям.
Стоимость земельных участков, на которых расположены пятиэтажные дома первого поколения, сегодня значительно возросла,
особенно в больших городах. В связи с этим необходимо увеличивать застройку путем надстройки домов и объединения их пристройками в пространственные композиции. Подобные экономические и градостроительные решения требуют анализа несущих конструкций и оснований строений на возможность воспринятия дополнительных нагрузок.
Функциональные условия домов первого поколения определяются их резким моральным износом из-за излишне рациональной
планировки квартир, что не могло не привести к падению цен на
них. При реконструкции с перепланировкой необходимо провести
анализ всех примененных в здании конструктивных систем и допускаемых ими изменений в несущих конструкциях.
Современные условия эксплуатации зданий первых массовых
серий диктуются существенно повысившимися за прошедшие годы
нормами тепло- и звукоизоляции конструкций, поэтому проект реконструкции должен включать мероприятия по улучшению качества всех наружных ограждающих конструкций.
Предварительные исследования показали, что дома первого
поколения при должном состоянии оснований во многих случаях
допускают надстройку в один или два этажа без усиления конструкций. При надстройке (как и в случае работы с историческими
зданиями) необходимо по всему периметру несущих стен надстраиваемого этажа создавать сплошной монолитный обвязочный железобетонный пояс. Дополнительные возможности для создания
объемов и перепланировки при реконструкции обеспечивает перекрестно-стеновая конструктивная система малого шага, позволяющая сменить основную конструктивную систему в надстраиваемых
этажах. Так как в подобных зданиях продольные стены несут небольшую нагрузку, при надстройке можно использовать резервы их
несущей способности путем перехода на продольно-стеновую систему.
При надстройке большего числа этажей необходимо усилить
основания, фундаменты и надземные несущие конструкции на пер-
вых этажах либо сформировать новую несущую систему и безосадочные фундаменты под нее. Наиболее подходящими в данном
случае являются фундаменты из буронабивных свай. Новую несущую систему, как правило, решают в виде обнимающего старое
строение каркаса с колоннами типа «фламинго». Колонны могут
располагаться только с внешней стороны либо дополняться внутренним рядом, устанавливаемым в специальные «проколы» в перекрытиях надстраиваемого дома. Сверху обнимающий каркас снизывает ростверковая конструкция, на которой устанавливается
надстраиваемый объем. Пространство между существующим объектом и надстройкой обычно используется как технический этаж.
Высокие колонны наружного каркаса для обеспечения устойчивости поэтажно связывают с перекрытиями здания. Эти горизонтальные связи функционально используются для организации дополнительных лоджий и балконов.
В зависимости от принятого архитектурно-планировочного
решения ширина надстраиваемого объема может совпадать с шириной существующего здания или отличаться от нее. Основным
моментом при проектировании надстройки любого типа является
выбор наиболее легких несущих и ограждающих конструкций (рис.
29).
102
103
Рис. 29. Три рациональных варианта решения надстроек:
а – с сохранением конструктивной схемы; б – с изменением конструктивной
схемы; в – на самостоятельных опорах типа «фламинго», не нагружающих
здание; 1 – основное здание; 2 – надстройка; 3 – монолитный пояс-обвязка; 4
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
– колонны; 5 – плиты лоджий (горизонтальные связи колонн); 6 – несущий
ростверк
волит им после реконструкции соответствовать новым высоким
нормативным требованиям по всем физико-техническим характеристикам.
В отдельных типовых проектах (К-7, 11-35, 1-335) изъяны
конструкций полностью ликвидировать нельзя. Вопросы реконструкции таких сооружений должны решаться в соответствии с
конкретными социальными и экономическими потребностями города. Возможен снос здания или смена его функции на такую, при
которой требования к физико-техническим показателям ниже, чем
для жилых домов (например, реконструкция под общежитие, приют
для временных жильцов, помещение для производственных целей и
т. п.).
Задачи по усовершенствованию квартир во всех подлежащих
реконструкции панельных домах решаются общими методами: создание отдельных входов в жилые помещения в квартирах с малым
числом комнат; зонирование помещений по функциям в многокомнатных квартирах; увеличение габаритов помещений, особенно
подсобных (кухонь, прихожих, санузлов); обновление инженерного
оборудования.
Возможности увеличения площадей зависят от конструктивных систем зданий. В домах продольно-стеновой системы габариты
помещений можно увеличить двумя способами: при помощи сноса
некоторых перегородок между комнатами (при этом число комнат
уменьшится) или пристройкой эркеров к расширяемым помещениям. В домах с перекрестно-стеновой системой малого шага можно
применить только второй способ, позволяющий к тому же вести
реконструкцию без выселения жильцов (он преобладает и за рубежом, где экономичный жилищный фонд практически полностью
основан на перекрестно-стеновой системе). Пристройка эркеров не
только увеличивает габариты отдельных помещений, но и повышает инсоляцию квартир, что очень важно для наиболее часто встречающихся в домах первого поколения меридиональных квартир,
ориентированных на одну сторону. В домах поперечно-стеновой
системы со смешанным шагом снос межкомнатных перегородок
приводит к увеличению размеров комнат в пределах большего шага, а пристройка эркеров расширяет кухни.
Характер перепланировки квартир и жилых секций определяется задачами модернизации и возможностями конструктивной системы реконструируемых зданий.
Существует два метода модернизации:
1) без отселения жильцов (при сохранении структуры планировочных секций);
2) с временным отселением жильцов (при полном преобразовании секционной структуры).
Оценка возможностей реконструкции отечественного жилого
фонда основывается на анализе конструктивных решений построек
1950–1960-х гг. Рациональные планировочные решения этих лет
гораздо разнообразнее не только однотипных планировок эпохи
освоения индустриальных методов строительства, но и современных вариантов, однако за прошедшие 30 лет бóльшая часть конструкций была снята с производства. Строительство велось по типовым сериям проектов, которые утверждались для всесоюзного
применения. В основе типовых проектов лежали три варианта бескаркасной конструктивной системы (продольно-стеновой, перекрестно-стеновой и поперечно-стеновой) и один вариант с неполным каркасом.
Панельные конструкции, предназначенные для широкого
внедрения, подвергались тщательной проверке в лабораториях
Академии архитектуры СССР, а также при строительстве экспериментальных объектов и первых вводившихся в эксплуатацию типовых домов. Однако вместе с многократно проверенными конструкциями, вопреки протестам научной общественности, были внедрены и неудачные конструктивные решения, способствовавшие дискредитации панельного домостроения, до сих пор не изжитой в
массовом сознании.
Проведенные испытания и исследования позволили установить основные физико-технические свойства панельных конструкций (долговечность, прочность, изоляционные качества и деформативность). Выяснилось также, что в большинстве строений обнаруженные недостатки конструкций могут быть устранены, что поз104
105
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
Если допускают условия окружающей застройки, к торцам
зданий иногда пристраивают несколько конструктивных шагов,
позволяющих увеличить площади и компактность квартир в целом.
Радикальные изменения в планировке квартир достигаются расширением зданий с помощью пристройки еще одного продольного
пролета.
Модернизация квартир, расположенных на первом и пятом
этаже, кроме решения общих задач должна уменьшить или устранить общепризнанные недостатки, связанные с расположением жилья. Семьи, живущие в квартирах первого этажа, испытывают неудобства из-за шумов входного узла, недостаточной теплоизоляции
нижнего перекрытия и особенно из-за того, что квартиры легко
просматриваются снаружи. Такие квартиры можно отрезать от
входного узла путем закладки дверного проема и присоединения
примыкающего участка дворового пространства для размещения
независимого входа. Также можно пристроить дополнительные
объемы к кухне или комнатам и организовать приквартирный садик. Жильцы пятого этажа, как правило, испытывают трудности изза подъема по лестнице (пятиэтажные дома не оборудованы лифтами) и дефектов совмещенных невентилируемых крыш (частые протечки, перегрев летом и холод зимой). От первого недостатка может избавить обязательная при реконструкции пристройка лифтов,
а от второго – перестройка крыши на мансардную или чердачную
вентилируемую.
крытия устраиваются из панелей сплошного сечения толщиной 120
мм и многопустотных преднапряженных настилов толщиной 220
мм. Изъян конструкций опорного узла в зданиях с малым шагом заключается в укладке перекрытий насухо на стены, что существенно
(на 30 %) снижает прочность опорного сечения по сравнению с
укладкой на цементно-песчаный раствор. Прочность снижается и
из-за нарушения во время монтажа предусмотренных проектом
размеров площадки опирания перекрытий (50 мм). Кроме того,
укладка насухо ухудшает звукоизоляцию стен. Главный метод повышения прочности опорного узла – увеличение площадки опирания перекрытий путем создания опорных столиков из стальных
уголков по длине стыка. Оштукатуривание столиков решает проблему акустических мостиков в стыках.
Наибольший дефект имеет конструкция опорного узла в лестничной клетке – опирание перекрытия здесь только одностороннее
(до продольной оси сечения стены), с замоноличиванием по другую
сторону, так как в лестничной клетке нет перекрытия. Таким образом, работа опорного узла напрямую зависит от времени и качества
замоноличивания. При реконструкции узел можно усилить путем
увеличения опорной площадки по одну сторону стыка. С другой
стороны устраивают стальную накладку с входящими в стык ребрами (рис. 30, а).
а)
б)
6.2. Несущие конструкции
Исследования несущих конструкций панельных домов выявили довольно мало недочетов. Основные проблемы касаются первоначальных решений опорных узлов в несущих стенах с перекрытиями в районе лестничных клеток в домах с малым шагом поперечных стен и (реже) сверхнормативных прогибов панелей перекрытий. Главным решением здесь является платформенный стык опорных узлов несущих стен с перекрытиями.
Основные конструктивные элементы панельных зданий – это
бетонные панели внутренних стен (толщиной 120 мм в зданиях с
малым шагом стен и 150 мм – в зданиях с широким шагом). Пере-
Рис. 30. Усиление конструкций:
а – усиление узлов сопряжения панелей стен с перекрытиями в домах первого поколения рядового платформенного узла (1 – панель внутренней стены; 2
– стальной уголок; 3 – стяжной болт; 4 – диафрагма жесткости уголка; 5 –
панель перекрытия; 6 – цементный раствор; 7 – штукатурка); б – усиление
граней расширяемого проема стальной рамой (1 – стальная стойка; 2 – сталь-
106
107
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
ной ригель; 3 – стеновая панель; 4 – стяжной болт; 5 – панель перекрытия; 6 –
стальные клинья)
При пристройке какого-либо объема (эркера, шахты лифта и
пр.) рекомендуется применять практически безосадочные фундаменты, например из буронабивных свай, или обеспечивать совместную деформацию с существующим строением. Чтобы добиться
этого, новые конструкции необходимо опирать на старые путем
защемления в них балок, плит, консолей и пр. или путем подвесок к
несущим стенам, перекрытиям или покрытиям.
Проектные решения, касающиеся устройства новых или ликвидации старых проемов в несущих стенах, влекут за собой дополнительные работы. После расчета несущей способности сечений
простенки новых проемов при необходимости усиливаются,
например с помощью несущих стальных рам по контуру (рис. 30,
б). При этом должна соблюдаться четкая последовательность операций: стальные профили обрамления, установленные по обе стороны стены, объединяют натяжными болтами через просверленные
в панели отверстия, а затем удаляют бетон по месту нового проема
и оштукатуривают грани нового проема и стальное обрамление.
Последовательность выполнения работ по устройству новых проемов – сверху вниз (начиная с верхнего этажа и заканчивая первым).
Перекрытия домов первых поколений обладают необходимой
прочностью, а их прогибы, особенно в домах перекрестно-стеновой
системы, намного меньше допускаемых нормами. Очень редкие
случаи повышенных прогибов перекрытий встречаются при двухстороннем опирании плит перекрытий (вдоль свободного края
плит, в примыкании к самонесущим наружным стенам).
При надстройке сооружений на верхних этажах зачастую планируют создание двухуровневых квартир, требующих отверстий в
перекрытиях для внутриквартирных лестниц. Размещение таких
лестниц должно быть связано с типом перекрытия. При использовании перекрытий сплошного сечения размером «на комнату»
проем необходимо размещать длинной стороной параллельно короткой стороне панели перекрытия (при многопустотных настилах
– параллельно пустотам). Проемы в сплошных панелях обычно обрамляют стальными балками, в многопустотных – железобетонными, образованными армированием и замоноличиванием прилегающих к проему пустот настилов.
При реконструкции сооружений производят также ремонт
балконов. Балконные плиты оставляют вместе с расчетной консольной схемой или заменяют балочными (это зависит от степени
их разрушения).
108
6.3. Ограждающие конструкции
Наружные стены домов первого поколения представляют собой одно- или многослойные панели из автоклавного ячеистого или
легкого бетона.
Стены однослойной конструкции довольно однородны по составу, а их общее сопротивление теплопередаче на 5–10 % ниже
указанного в нормах проектирования 1960-х гг. Для трехслойных
стен с разнообразными утеплителями (плиты из ячеистого бетона,
минераловатные плиты на битумной связке, фибролит и т. д.) и
жесткими железобетонными связями между слоями характерно
весьма неоднородное распределение температур по стене, возникающее из-за теплопроводных включений (ребер) и большого разброса фактических величин сопротивления теплопередаче – от 70
до 160 % от требуемых нормами 1960-х гг.
Для соответствия современным нормам проектирования во
время реконструкции все типы конструкций наружных стен следует утеплить, увеличив их сопротивление теплопередаче почти в три
раза. Возможны два варианта утепления конструкций – внутренний
и наружный. Учитывая климатические условия России, следует, как
правило, использовать второй – более трудоемкий и технологически сложный, но гарантирующий улучшение теплотехнического
режима ограждающей конструкции. При размещении утеплителя
снаружи нулевая изотерма в холодный период смещается по сечению стены к наружной стороне, благодаря чему бóльшая часть сечения стены пребывает в зоне положительных температур, что способствует снижению образования конденсата. При внутреннем же
утеплении нулевая изотерма смещается к внутренней грани и
накопление влаги возрастает, что в холодном климате ведет к фор109
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
мированию отрицательного баланса влаги в конструкции (количество влаги, накопленной в стене за холодный период, может превысить количество испаряющейся летом).
Во время реконструкции наружных стен приходится утеплять
глухую часть ограждающих конструкций и откосы проемов, заменять окна и балконные двери. Для утепления наружных стен используют два конструктивно-технологических способа: «мокрый» –
утеплитель закрепляют на стене и штукатурят (рис. 31) и сборный –
стену облицовывают сборными декоративными плитами.
Сборный способ утепления подразумевает закрепление на поверхности фасада легкого металлического или деревянного каркаса
для фиксации на относе облицовочных фасадных плит. Этот вариант очень популярен во многих европейских странах, а сейчас распространяется и в России (причем используются как импортные,
так и отечественные утеплители и облицовочные материалы). Для
утепления обычно применяют материалы с коэффициентом теплопроводности 0,06 Вт/м·°С или ниже, а для облицовки – тонкостенные декоративные плиты из бетона, экструзионные цементноволокнистые плиты, керамические плиты (обычные или на алюминиевой панели), плоские и волнистые асбестоцементные и фибробетонные плиты, реже тонированное стекло или пиленый камень.
С помощью новых сборных облицовок можно улучшить вид массовой застройки, используя на фасадах различные цветовые сочетания и фактуру отделки. В совокупности с новыми объемами скатных или мансардных крыш, пристроенными при реконструкции,
это в корне изменяет внешний вид типовых домов и придает им индивидуальные черты.
Если при утеплении будет увеличена толщина стены, то нужно решить примыкания новых слоев к окнам и дверным проемам.
При использовании мокрой штукатурки откосы штукатурят, при
облицовке плитами – используют плоские элементы или обрамляют
проемы рамками-наличниками, которые надежно изолируют примыкание к проему слоев облицовки, утеплителя и каркаса, придают
конструкции законченный вид и добавляют новый акцент в композицию решения фасадов.
Конструкции балконных дверей и окон, как и конструкции
стен, после модернизации должны соответствовать новым высоким
энергоэкономическим требованиям. Их сопротивление теплопередаче в умеренном климате следует увеличить до 0,5 м2 · °C/Вт за
счет добавления тройного остекления. Это можно сделать двумя
способами: установить новый столярный блок вместо старого в габаритах четверти окна (со стороны плоскости фасада в толщине
слоя утеплителя) или раздельно установить наружную и внутреннюю оконные коробки.
Следует также учесть, что вполне обоснованное стремление
проектировщиков уменьшить массу надстраиваемых этажей вступает в противоречие с высокими теплотехническими требованиями
к ограждающим конструкциям. Решением данной проблемы могут
послужить несгораемые однослойные конструкции наружных стен,
состоящие из блоков ячеистого бетона плотностью 600–700 кг/м3
(класс по прочности на сжатие – В2, В5-3,5), или трехслойные панели с наружными слоями толщиной по 100 мм из легкого бетона
110
111
6
4
5
3
2
1
Рис. 31. Отделка фасада мокрой штукатуркой по пластмассовой сетке (при
наружном утеплении стен):
1 – стена; 2 – утеплитель; 3 – штукатурка; 4 – пластмассовая штукатурная
сетка; 5 – дюбель; 6 – широкая пластмассовая шайба
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
плотностью 1200 кг/м3 с утеплителем из минераловатных плит или
пенополистирола, обладающие коэффициентом теплопроводности
около 0,06–0,04 Вт/м·°C.
Звукоизоляция внутренних стен и перекрытий в старых домах,
как правило, ниже современных требований, поэтому во время реконструкции необходимо повысить индекс изоляции воздушного
шума у межквартирных стен и индекс изоляции ударного и воздушного шума у межэтажных перекрытий. Для улучшения изоляции стен (рис. 32) применяют одностороннюю облицовку плитами
из гипсокартона (воздушную прослойку заполняют звукопоглощающими материалами); у межэтажных перекрытий заменяют акустически однородные конструкции на слоистый пол.
не предусматривается и можно сохранить плоскую крышу – это
позволяет дополнительно утеплить конструкции и заменить невентилируемую крышу вентилируемой. Часто в процессе реконструкции без надстройки устраивают скатную крышу из различных кровельных материалов с деревянными стропилами. В этом случае
плоская крыша становится чердачным перекрытием, ее освобождают от рулонного покрытия и его стяжки и увеличивают слой
утеплителя. Широко распространено также устройство при реконструкции мансард и различных надстроек на крышах.
6.5. Примеры реконструкции
Пятиэтажные дома первого поколения массово строились по
всей стране вплоть до 1965 г. и давно требуют капитального ремонта. Планы их реконструкции разработаны уже многими проектными фирмами (рис. 33), однако процесс еще стоит на месте [4–12, 15,
17].
Рис. 32. Повышение звукоизоляции межквартирных стен:
1 – панель внутренней стены; 2 – деревянный каркас; 3 – воздушная прослойка; 4 – двойная обшивка гипсокартоном
6.4. Крыши
Крыши пятиэтажных домов первого поколения решались, как
правило, совмещенными невентилируемыми с внутренним или
наружным (при устройстве четырехслойной рулонной кровли) водоотводом. Технологии устройства рулонных кровель в то время
были несовершенны, поэтому в наши дни такие крыши при реконструкции подлежат замене из-за низких теплоизоляционных качеств и частых протечек. Существует множество способов реконструкции крыш. Наиболее просты случаи, когда надстройка здания
112
113
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
Рис. 33. Проект модернизации жилого пятиэтажного дома первого поколения
с пристройкой лифтов и эркеров (для увеличения кухонь) и надстройкой 6-го
этажа:
а – план типового этажа; б – план первого этажа; в – фасад
Многие надеются, что эти здания пойдут под снос, так как их
уже нельзя реставрировать из-за физического и морального износа.
Однако большое количество таких домов построено из кирпича и
подлежит активной реконструкции, которую следует проводить на
деньги владельцев. При этом половину соседних квартир можно
соединить, получив хорошие комфортабельные квартиры с двумя
санузлами. Квартиры можно объединять и по вертикали, организуя
двухуровневое жилье. Если ранее двухквартирные секции с большим количеством комнат старались разделить на три-четыре квартиры, то в новых экономических условиях квартиры, наоборот,
стремятся расширить – до одной квартиры на этаж (рис. 34).
Со стороны двора к дому можно пристроить дополнительные
помещения (навесить балконы или лоджии). В некоторых домах во
время реконструкции надстраивают мансарды.
Рис. 34. Пример реконструкции жилого дома с продольными несущими стенами:
а – план этажа до реконструкции; б – план этажа с лифтами и секциями
с 3–4- и 4–5-комнатными квартирами
Глава 7. ИНЖЕНЕРНАЯ ЗАЩИТА СООРУЖЕНИЙ ОТ ВОДЫ
И СЛАБЫХ ГРУНТОВ
7.1. Инженерная защита от воды
Атмосферные и подземные воды оказывают большое влияние
на устойчивость и долговечность зданий и сооружений. Такие гидрогеологические процессы, как оживление оползней и карстовосуффозионные подвижки земной коры, представляют угрозу для
114
115
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
построек. Подтопление агрессивными грунтовыми водами наносит
урон подземным частям домов и делает их непригодными к эксплуатации.
Атмосферные осадки не только ускоряют износ наземных частей сооружений – за счет инфильтрации в гpyнты они подпитывают водоносные пласты пород (особенно верхние), так как формируют верховодку. При нарушении (или отсутствии) отвода поверхностных вод обилие осадков приводит к затоплению городских
территорий.
Если первый от поверхности водоносный горизонт поднимается до глубины менее 3 м, необходимо предохранять здания от
подтопления. Согласно нормативной шкале вода под полом подвала неподтопленного сооружения должна находиться на глубине более 1 м от отметки пола. Для участков с зелеными насаждениями
нормы не такие строгие: корневая система деревьев требует 1,0–1,5
м сухой почвы и водоносный слой может располагаться на этой
глубине (от поверхности земли).
Если на территории возникает стабильно высокий уровень
грунтовых вод (УГВ), используют защиту от подтопления. УГВ понижают с помощью дренажных систем. Дрены делятся на два типа:
совершенные и несовершенные (рис. 35).
пать как сбоку, так и через дно, расположенное выше водоупора.
УГВ понижается в том случае, когда скорость откачки воды из колодцев превышает приток воды из грунта. Вокруг дрены образуется
депрессионная воронка (см. рис. 35), а грунт осушается.
Вертикальные дрены устанавливаются на определенном расстоянии и соединяются общим трубопроводом. Шаг дрен назначается расчетом в зависимости от глубины их погружения, коэффициента фильтрации и прочих характеристик пород. Депрессионные
воронки должны перекрывать друг друга, причем пересечение их
плоскостей должно находиться на высоте требуемого уровня понижения водоносного горизонта. Вертикальные дрены – лишь один из
видов водовсасывающих устройств. На практике чаще используют
горизонтальные дренажные системы, в которых дрены совмещены
с магистралью, доставляющей откачанную воду. Дрены изготавливают в виде лотков или перфорированных труб с обсыпкой крупнозернистым материалом (рис. 36).
а)
б)
Рис. 36. Конструкция дренажа закрытого типа:
1 – местные грунты; 2 – дренажная отсыпка; 3 – труба дрены
Совершенные дрены погружают до водоупора (слоя, не пропускающего воду), грунтовые воды поступают в них только через
боковые стенки. В дрены несовершенного типа вода может посту-
Дрены углубляют в водоносный пласт и кладут с уклоном,
обеспечивающим самотечное движение воды к водоприемнику. На
рис. 37, а дренажная система, защищающая от подтопления жидкостью из неисправных трубопроводов, уложена параллельно водопроводящим инженерным системам (на схеме дренаж заложен ниже трубопроводов, но иногда его размещают рядом). Аналогичным
способом снижают УГВ у сооружений, подтопляемых из-за подъема воды в открытом водоеме (рис. 37, б) или барражного эффекта
(рис. 38, в).
116
117
Рис. 35. Схема притока грунтовых вод в вертикальные дрены совершенного
(а) и несовершенного (б) типов:
1 – УГВ; 2 – кривая депрессии; 3 – водоносный слой; 4 – водоупор
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
часть здания; 3 – протекающий трубопровод; 4 – направление движения подземного потока; 5 – водоем
Рис. 37. Рациональные системы дренажа:
a – горизонтальная, сопровождающая водопроводящие инженерные коммуникации; б – вертикальная, перехватывающая воду и осушающая подземную
часть зданий, подтопляемых из-за подъема воды в открытом водоеме; 1 –
подземные коммуникации; 2 – депрессионная кривая; 3 – горизонтальный
дренаж; 4 – вертикальный дренаж; 5 – колодец дренажной системы; 6 – открытый водоем (озеро, река и др.)
Системы горизонтального и вертикального дренажа устанавливают при подъеме УГВ вследствие засыпки топких мест и иных
радикальных масштабных техногенных вмешательств, в результате
которых замедляется испарение влаги из грунтов (рис. 38) [4–12,
15, 17].
Для предотвращения подтопления одного здания применяют
локальные дренажные системы – горизонтальные ленточные или
пластовые дренажи. Ленточные дренажи (рис. 39, а) прокладывают по внешнему периметру подвальных стен. Перфорированную
дрену, наклоненную в сторону водосброса, размещают на уровне
подошвы фундамента. Трубу засыпают материалами, обладающими фильтрационной способностью, которые облегчают водосбор и
защищают перфорационные отверстия от засорения мелкими частичками грунта. Такой дренаж перехватывает подземные воды,
поступающие от места питания водоносного слоя, но зона его действия мала, поэтому дрены стараются проложить поперек течения
воды.
Пластовые дренажи (рис. 39, б) используют для отвода воды
непосредственно из-под сооружения. Они делаются из дренажного
слоя, который укладывается под пол подвала и соединяется с
внешней водоотводящей дреной. Работа в условиях старой застройки имеет некоторые специфические особенности – здесь
сплошной дренирующий слой обычно заменяют системой параллельных дрен, объединенных поперечной дреной, в устье которой
делается приямок для сбора воды. Затем воду сбрасывают в сети
водоудаления.
Рис. 38. Схемы подтопления территорий:
a – из-за засыпки естественного испарителя (болота); б – из-за подтекающих
водопроводящих труб; в – из-за барражного действия подземных сооружений; г – из-за подъема воды в открытом водоеме; УГВ-1 – природный; УГВ-2
– антропогенный; 1 – засыпка болота привозным грунтом; 2 – подземная
Рис. 39. Водопонижающие устройства, применяемые при ремонте зданий:
а – ленточный дренаж; б – площадочный дренаж; 1 – решетчатое крепление
стенки траншеи; 2 – песчаная подушка; 3 – гравийная подушка; 4 – трубчатая
дрена; 5 – бетонный экран; 6 – отмостка; 7 – существующий фундамент; 8 –
118
119
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
гидроизоляционная конструкция; 9 – труба слива в водосток или канализацию; 10 – сливной приямок; 11 – гравийная дрена; 12 – дренирующий слой
ил. Но такие меры не всегда дают результат, чаще приходится копать глубокие траншеи или вскрывать полы подвалов, оголяя обсыпку.
Дефекты дренажей не всегда связаны с понижением водозахватывающего эффекта, со временем трубы и колодцы разрушаются и требуют ремонта или замены. Показателем износа служит постоянное поступление в систему грунта. В связи с этим обслуживание дренажных систем следует осуществлять в строгом соответствии с нормами и правилами технической эксплуатации напорной
канализации.
Локальные дренажи до определенной степени эффективны
при защите подвалов. Однако этот способ довольно дорог и осложняется проблемой сброса воды из дрен. Проще всего устроить систему самотечного дренажа, транспортирующую воду непосредственно в ливневую сеть (если уровень заложения последней позволяет применить такое решение). В противном случае приходится
использовать станции перекачки и непрерывно действующие насосы, от которых зависит работоспособность всей дренажной системы и которые нуждаются, следовательно, в постоянном техническом обслуживании. Такая система становится неустойчивой, так
как перебои в откачке воды неизбежно ведут к затоплению подвалов.
Откачка воды из слабых грунтов, чреватая вымыванием мелких частиц, может привести к ослаблению оснований и просадке
фундаментов. Для уменьшения данного эффекта дрены иногда относят на большое расстояние (до 50 м от стены, но не менее двух
глубин погружения дрен). Таким образом система превращается в
регулярный дренаж, обслуживающий обширную территорию, а не
локальный пласт.
Применение подобного радикального метода в условиях старой застройки требует тщательного обследования фундаментов и
оснований зданий, находящихся в зоне водопонижения. В градостроительной практике встречаются случаи, когда понижение УГВ,
проведенное без должного обоснования, вызывает деформацию несущих конструкций зданий (например, из-за быстрого гниения оголовков деревянных свай, ранее находившихся под защитой воды).
Эксплуатация дренажных систем требует систематического
осмотра и мониторинга. Вертикальные дрены легко вытащить из
колодца, промыть или даже заменить. Техническое обслуживание
закрытых горизонтальных систем, напротив, довольно сложное.
Горизонтальные дрены с фильтрационной обсыпкой обладают
малой ремонтопригодностью. При заиленной обсыпке используют
воздушную прочистку: струей воздуха под большим давлением
разрушают пленку, обволакивающую фильтр, или затянувший его
120
7.2. Отвод поверхностных вод вертикальной планировкой
На плотно застроенных территориях отвод вертикальной планировкой имеет определенную специфику и сложности. Обязательным его условием является высотная увязка проектных отметок
дворовых участков по двум направлениям.
Устройство стока воды с этих участков на улицы, где отметки
проезжих частей фиксированы и в основном выше, чем во дворах,
ограничивается возможностями вертикальной планировки межмагистральных территорий – толщина подсыпки зависит от отметок
отмосток зданий и порогов входных дверей в лестничные клетки, а
срезка ограничена уклонами, которые должны обеспечивать сброс
воды на улицу. Кроме того, отметки дневной поверхности можно
понизить до предельной величины, при которой исключается промерзание подошвы фундаментов и подземных коммуникаций.
При преобразовании планировочной структуры на больших
территориях (например, при укрупнении кварталов) вертикальную
планировку реконструируют, изменяя сети переулков и дворовых
проездов, по которым ранее отводились поверхностные воды. На
территориях с водоразделом в виде холма или гряды можно применять простые решения новой планировки, так как ликвидация улиц
не окажет большого влияния на водоотвод: воду можно убрать по
сохраняемой на месте бывших проездов сетке лотков и вывести на
омывающие застройку улицы. Вертикальная планировка территорий, находящихся в низине по отношению к улицам или имеющих
121
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
глубокую ложбину, более сложна. В этом случае, как правило, прибегают к способу, показанному на рис. 40.
среднем на 0,3 м. Газоны также местами подсыпали растительным
слоем грунта.
Рис. 40. Высотное решение систем, отводящих атмосферные осадки, на реконструируемой территории большой площади:
а – существующая схема; б – направление генеральных стоков; в – схема реконструкции (пунктиром показана ливневая канализация)
Водосточные системы делают открытыми или закрытыми. Достаточно сложны решения на территориях, где генеральный уклон
не совпадает с направлением сохраняемых проездов. В таких случаях прибегают к устройству регулярных водосточных систем,
иногда подземных.
В практике реконструкции довольно часто встречаются дворовые участки, имеющие порочную систему стока дождевых вод.
Методы ее модернизации целиком зависят от причин дефектов,
обычно связанных с геологическими процессами или техногенной
деятельностью горожан.
Также довольно затруднителен процесс водоотвода с дворовых пространств, просевших по всей площади из-за малоактивных
суффозионных процессов. При этом применяется точная вертикальная планировка с подсыпкой в строго определенных местах. В
примере, показанном на рис. 41, работа была несколько облегчена
тем, что построенные в 1930-х гг. дома имели наружные лестницы
из 3–4 ступеней у входов в секции. Здесь отвод воды обеспечили
поднятием отметок проездов и проходов с жестким покрытием в
122
Рис. 41. Отвод воды с просевшей межмагистральной территории методом
вертикальной планировки:
1 – места скопления дождевой воды во дворе
Многократный ремонт проезжей части зачастую является
причиной неэффективного отвода воды и даже затекания с улиц,
окружающих кварталы. Как правило, ремонт осуществляется путем
укладки нового асфальтового покрытия на старый поврежденный
слой, который обычно не срезают, в результате чего на некоторых
улицах такой «культурный пласт» достигает толщины вплоть до 1,5
м. В таких случаях вертикальную планировку решают с помощью
изменения поперечного профиля улицы – увеличения поперечных
уклонов (это возможно благодаря тому, что при укладке нового асфальта дорожные рабочие незначительно изменяют отметки лотков).
На рис. 42, а показан пример вертикального решения, обеспечивающего водоотвод из двора через арку путем упорядочения стока и частичной срезки покрытия лотка и тротуара на перекрестке.
При создании в арке минимального уклона можно предотвратить
123
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
попадание воды с улицы и сбросить ее с внутренних проездов. Подобное точечное решение зачастую бывает эффективно.
Другой образец вертикальной планировки дан на рис. 42, б. В
замкнутых дворах, застроенных в начале XX в., наблюдались скопления стоячей воды, которая из-за повышения в ходе ремонтов слоя
асфальта затопляла входы в лестничные клетки. Вертикальная планировка отвода воды из внутренних дворов была обеспечена созданием желоба по оси арочных проездов, причем оказалось необходимо приподнять отметки порогов только у двух подъездов (на рис.
42, б отмечены индексом 2). Благодаря тому, что в домах дореволюционной постройки высота дверных проемов обычно превышает
2,2 м, понижение проемов не противоречило нормам.
7.3. Инженерная защита застройки на неустойчивых территориях
Рис. 42. Отвод воды с дворовых территорий:
а – в застройке 1960-х гг. (фрагмент); б – в застройке начала ХХ в.; 1 – места
скопления дождевой воды во дворах; 2 – входы в секции, где подняты пороги
дверей
124
Мероприятия по инженерной защите проводятся при неблагоприятных геологических условиях застройки (вероятность затопления или подтопления, образования карстовых и суффозионных
провалов, оползневых явлений, оседания поверхности из-за сжатия
грунтов или откачки подземных вод и т. п.).
Карстовые и суффозионные провалы городских территорий –
довольно частое явление. Инженерная защита застройки от провалов осуществляется с применением непрерывного мониторинга
мест карстово-диффузионных процессов. Необходимо также вести
постоянные исследования территорий с активным карстом и иных
потенциально опасных городских зон.
Для предотвращения провалов проводятся следующие мероприятия:
• установление регламента хозяйственной деятельности;
• обеспечение стабильности водных режимов;
• ограничение водозабора для понижения уровня водоносных
горизонтов в карбонатных толщах;
• запрещение устройства поверхностных водоемов;
• мониторинг исправности водопроводящих сетей инженерных коммуникаций;
• мониторинг УГВ;
• создание условий, исключающих разрушительное гидродинамическое воздействие на массивы водорастворимых горных пород.
Для повышения стабильности особо опасных участков в карстовые полости инъецируют бетон и различные растворные смеси,
а также применяют традиционные методы повышения несущей
способности оснований фундаментов, которые будут рассмотрены
ниже.
Оползневые явления характерны для городов, расположенных
на реках. Оползни делятся на две группы: стабильные и активные
(находящиеся на стадии подготовки к основному смещению).
К первой группе относятся оползни, подпертые пойменными
террасами рек, которые играют роль контрфорсных упоров и не
125
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
дают основной массе породы сдвигаться. Такие оползни не нуждаются в сложных инженерных мероприятиях – достаточно спланировать и сделать пологими склоны, исключить их подрезку в основании и укрепить грунты.
Методы укрепления грунтов:
• посадка деревьев и создание травяного покрова (фитомелиорация);
• защита тела оползня от дополнительной нагрузки;
• защита поверхности скольжения от увлажнения, ослабляющего подстилающие породы.
Оползни второй группы требуют повышения стабильности
опасных участков путем постройки противооползневых сооружений (подпорных стен на свайных основаниях различной глубины,
контрбанкетов и пр.) и удерживающих конструкций (рис. 43) [4–12,
15, 17].
кость скольжения; 4 – лоток; 5 – шпунтовый ряд; 6 – фильтрующая засыпка;
7 – поверхность естественного рельефа; 8 – арматура, заанкеренная в грунте;
9 – облицовка; 10 – железобетонная плита; 11 – сваи; 12 – сваи-шпонки, заполненные в верхней части глиной; 13 – анкер-свая с камуфлетной головкой;
14 – контрфорс (см. рассмотренные ранее варианты)
На схеме, изображенной на рис. 44, жилые дома располагаются по склонам действующего оврага, а противооползневые сооружения совмещены с ними. Водоотводный лоток для овражного ручья находится в коллекторе, прием поверхностных вод в него обеспечивается по всей длине. Русло ручья на вершине оврага оставлено открытым, так как оно разветвляется по отрогам, не препятствуя
автомобильному путепроводу в центре и до устья оврага, проложенному в тоннеле. Описанное решение очень индивидуально и
может быть использовано в редких случаях.
Рис. 44. Проект использования склонов оврага под жилую застройку (разрез):
1 – рекреации для взрослого населения; 2 – жилье; 3 – дошкольные детские
учреждения; 4 – рекреации для детей; 5 – водосточная система; 6 – лифтыподъемники; 7 – учреждения торгово-бытового обслуживания; 8 – технический этаж; 9 – помещения для автостоянок, мусорокамер и складов магазинов; 10 – коллектор для ручья; 11 – транспортный тоннель-путепровод; 12 –
плоскость скольжения
Рис. 43. Подпорные стены и свайные сооружения, удерживающие оползни
мелкого (а–з) и глубокого (и–л) заложения:
а – массивная стена; б – то же ниже подошвы склона; в – то же в сочетании
со шпунтовым рядом; г – консольная подпорная стена; д – стена из армированного грунта; е – монолитная стена с пригрузкой и анкерами; ж – свайное
поле из забивных свай; з – то же из набивных свай; и – стена из сборных панелей, заанкеренных в грунте; к – монолитная консольная стена на контрфорсах; л – то же на сваях; 1 – коренные породы; 2 – водовыпуск; 3 – плос-
Особое внимание на нестабильных территориях, подверженных оползням, уделяется отводу поверхностных вод: сооружаются
регулярные водостоки, для водонасыщенных грунтов создаются
открытые и закрытые дренажные системы, галереи, канавы и разнообразные водоотводящие устройства. Однако все перечисленные
мероприятия не дают полной гарантии защиты от оползней, поэтому создаются дренажные системы вдоль водопроводящих инже-
126
127
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
нерных сетей и ведется постоянный мониторинг движения земляных масс.
Вертикальные осадки зданий и прилегающих участков вызываются уплотнением грунтов оснований под фундаментами. При
этом появляется воронка оседания, радиус которой может достигать 50–150 м. В застройке повышенной плотности воронки могут
накладываться друг на друга, способствуя понижению межмагистральных территорий и обводнению подземных частей зданий поверхностными водами.
Если основанием служит песчаный грунт, осадка зданий невелика и быстро затухает. Просадка глинистых грунтов развивается
медленно и имеет значительную величину. Большие осадки претерпевают также здания, возведенные на культурном слое насыпных грунтов, что довольно характерно для центральных городских
районов. Толщина таких техногенных грунтов достигает 15 м и
может колебаться в больших пределах из-за неоднородности слоя.
Кроме того, возможны включения линз пород, отличающихся по
плотности от соседних участков. В результате здания оседают неравномерно.
Неравномерные осадки, в отличие от равномерных, могут
привести к значительным повреждениям зданий. Процессы, показанные на рис. 45, а, вызваны уплотнением пластов мягких пород
различной толщины, которое возникает при точечном выветривании из материнских пород и ведет к неравномерному понижению
прочности основания. Линзы мягких грунтов часто испытывают
усадочные деформации из-за неравномерного сжатия (рис. 45, б, в).
Вставки в основание здания крупных валунов или прочных пород
могут привести к разлому (рис. 45, г).
Откачка подземных вод с обширных городских территорий
зачастую ведет к падению давления в напорных горизонтах, снижению уровня водоносных пластов и, в результате, к осадкам поверхности. Механизм уплотнения осушенного грунта –
специфический процесс, изучение которого входит в сферу деятельности гидрогеологов. Уплотнения грунта могут привести к
просадкам дневной поверхности от 1 до 150 мм и частичному или
полному разрушению зданий. При просадке на 10–30 мм, как правило, деформируются два-три здания, при просадке на 50 мм число
деформаций возрастает. При постройке новых зданий рядом с существующими, если разрывы между объектами малы, происходят
аналогичные процессы (рис. 45, д).
Схожие просадки возможны при взаимодействии воды с зелеными насаждениями. Деревья определенных пород потребляют
большое количество влаги из верхнего слоя грунта, увлажняемого
атмосферными осадками. Если осадки выпадают в нормальном количестве, то система находится в равновесии. При засухе же деревья, находящиеся в песчаных грунтах, погибают, а в глинистых –
выживают, однако их корни прорастают все глубже и черпают влагу из более глубоких водоносных слоев. Это явление опасно для застройки, находящейся на грунтах, способных давать осадку при
уменьшении влажности (рис. 45, е).
128
129
Рис. 45. Осадочные деформации зданий:
а – при большой разнице в толщине слабых грунтов; б, в – при наличии линз
слабых грунтов под частью здания; г – при жестких включениях значительных размеров; д – при возведении поблизости нового строения; е – при осушении грунта корнями деревьев в сильную засуху: 1 – слабые грунты; 2 –
прочные грунты; 3 – крупный валун
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
При равномерной просадке значительных территорий необходима частичная или полная перепланировка кварталов, микрорайонов и т. д. Просадки грунта на улицах, благодаря регулярному ремонту, не так заметны, а на межуличных участках они выражены
более ярко, так как вода от атмосферных осадков стекает к зданиям.
Кроме того, на жилые территории попадает часть водных потоков с
улиц и переулков. Основные методы ликвидации последствий атмосферных осадков – изменение схемы водоотвода и подсыпка
наиболее низких мест. Необходимо также организовать отвод воды
от зданий.
Неравномерно просевшие грунты под фундаментом невозможно далее использовать в качестве основания, так как нет никаких гарантий, что здание будет находиться в стабильном состоянии. Поэтому перед восстановлением фундамента проводят мероприятия по укреплению грунтов.
Искусственные основания устраивают различными способами.
В коренные породы с кавернами и трещинами нагнетают растворы,
а в крупные пустоты – бетон. Осадочные грунты закрепляют методами электрохимического упрочнения, обжига, смолизации и силикатизации.
Электрохимическое упрочнение (электроосмос) основано на
пропускании через переувлажненный глинистый грунт электрического тока, вызывающего коагуляцию, закрепление, осушение и
уплотнение глинистых частиц. Этот метод очень энергозатратен.
Пористые глинистые и лессовидные грунты подвергают обжигу, после которого грунт становится камневидной массой. Тепловую обработку проводят нагнетанием в скважину под давлением
нагретого до 600–800 °С воздуха или сжиганием газообразного и
жидкого топлива. Грунт обжигается в радиусе 1,0–1,5 м. Обжиг
требует больших затрат топлива – 100 кг на 1 м длины скважины.
Метод смолизации заключается в обработке грунта синтетическими смолами, образующими прочные и стойкие кристаллические
связи. Смолизацию используют для закрепления мелкозернистых
грунтов при высоком УГВ. Закрепляющие компоненты (смолу и
отвердитель) нагнетают в скважину под давлением до 1 МПа.
Для упрочнения песчаных и пылевидных грунтов применяют
силикатизацию – нагнетание химических растворов, которые вступают в реакцию друг с другом или с содержащимися в породе солями, в результате чего образуется гель кремниевой кислоты, закрепляющий частицы грунта. В грунты, содержащие соли кальция
и магния в количестве менее 0,6 мг-экв, нагнетают растворы силиката натрия (NaSiO2) или хлористого кальция (СаСl2). Если содержание солей превышает 0,6 мг-экв, применяют однорастворную силикатизацию и нагнетают жидкое стекло (NаSiO2). Давление нагнетания зависит от фильтрующей способности грунта: чем ниже коэффициент фильтрации Kф, тем выше давление. При Kф < 0,1 м/сут
применяют электросиликатизацию с пропуском через грунт постоянного электрического тока, стимулирующего перемещение раствора в массе породы (принцип пропуска тока тот же, что и для
электроосмоса).
Грунты с крупнозернистой структурой подвергают цементации – инъецированию цементной суспензии для закрепления частиц
и повышения прочности породы. Размер зоны закрепления вокруг
скважины-инъектора определяется гранулометрическим составом
грунта. Радиус проникновения суспензии колеблется от 0,3 до 15 м.
Чем мельче песок, тем меньше радиус укрепленного основания.
Около скважин прочность закрепленного грунта доходит до 2,0–3,5
МПа, но по мере отступления от скважин убывает и в крайних слоях колеблется от 0,8 до 1 МПа. Расход цемента – 20–40 % от объема
закрепляемой породы.
В последнее время при цементации используется метод водовоздушной струи, при котором в грунт подают воздух и цементную
жидкость или раствор (иногда воду) под очень большим давлением
(25–60 МПа). Воздух и вода разрыхляют толщу грунта, улучшая
проникновение цементного геля. Таким методом создаются жесткие столбы диаметром 0,8–2,0 м, укрепляющие грунт.
Однотрубные системы (рис. 46, а) используют для формирования столбов диаметром до 0,6 м. Цементную жидкость или раствор смешивают с воздухом и с большой скоростью выбрасывают
через сопло, придавая струе вращательное движение. Наносные породы под действием такой струи разрыхляются, цемент проникает в
их толщу и смешивается с частицами грунта. Для крупнозернистых
130
131
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
грунтов используют цементную жидкость, для мелкозернистых –
цементный раствор (с добавлением песка). Закрепление грунта ведется обратно-поступательными вертикальными движениями трубы с соплом.
Трехтрубные системы (рис. 46, б) применяют для создания
столбов диаметром до 2 м. В таких системах воздух, вода и раствор
подаются отдельно. Высокоскоростная струя раствора, окруженная
воздухом, обеспечивает стабилизацию грунта на расстоянии до 1 м
от сопла. Системы используют также для устройства тонких стенок-диафрагм (рис. 46, в) [4–12, 15, 17].
фундаментами обеспечивают путем скрепления противоположных
стенок обойм анкерами из арматурной стали или швеллерных и
двутавровых балок. Одновременно с установкой рубашек восстанавливают выветрившуюся кладку старых фундаментов, заливая в
пустоты и трещины цементный раствор. Поврежденные нижние
банкеты усиливают продольными железобетонными балками (это
позволяет также увеличить площадь опоры на основание). Для
улучшения передачи нагрузки на эти балки иногда устанавливают
поперечные контрфорсы. Столбчатые фундаменты в наиболее деформированных местах сооружений зачастую превращают в ленточные: между столбами создают железобетонную стенку, сопрягая
ее со столбами с помощью хомутов или анкеров. Старые конструкции со следами выветривания или трещинами одевают в железобетонные обоймы.
Если грунты оснований не могут в полной мере воспринимать
нагрузку от фундамента, используют выносные сваи (рис. 47). Их
выполняют висячими или опирают на глубоко залегающие твердые
породы, но в любом случае не забивают. Во избежание разрушения
здания от вибрации применяют методы вдавливания или водовоздушной струи.
Рис. 46. Водовоздушный метод уплотнения грунтов оснований:
а – однотрубная система (1 – насос; 2 – струя раствора; 3 – цементногрунтовый столб); б – трехтрубная система (1, 2, 3 – насосы для подачи раствора, воздуха, воды; 4, 5, 6 – струи раствора, воздуха, воды); в – устройство
диафрагм толщиной 0,2 м (1, 2, 3 – насосы для подачи раствора, воздуха, воды; 4, 5, 6 – струи раствора, воздуха, воды; 7 – цементно-грунтовая стена)
Метод водовоздушной струи обеспечивает возможность глубокого (на 15–20 м от поверхности) закрепления пород. Прочность
столбов прямо пропорциональна водопроницаемости укрепляемых
пород: в крупнозернистых песках прочность доходит до 6–7 МПа, а
в илистых и глинистых грунтах опускается до 0,15–0,25 МПа.
Фундаменты зданий, расположенных на деформированных
основаниях, для восстановления прочности и монолитности конструкции необходимо усиливать. Эффективным методом омоноличивания ленточных фундаментов являются железобетонные обоймы-рубашки. Совместную работу новых конструкций со старыми
132
Рис. 47. Разгрузка фундаментов на выносные опоры:
133
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
а – со сваями с одной стороны; б – со сваями с двух сторон; 1 – балкаподвеска; 2 – опорная балка; 3 – существующий фундамент; 4 – рандбалка; 5
– дефектная кладка; 6 – новая часть фундамента; 7 – свая, работающая на
сжатие; 8 – свая, работающая на выдергивание; 9 – разгрузочная балка
специальными муфтами (рис. 48, деталь Б) или методом электротермического натяжения, основанным на удлинении металла при
нагреве: нагретые пояса закрепляют в таком положении, затем при
остывании их длина сокращается и обвязка плотно обтягивает стены.
Оголовки свай объединяют ростверком. Для надежного сопряжения с существующим фундаментом в штрабы устанавливают
рандбалки или закладывают жесткие обвязочные пояса.
В здании, деформированном из-за неравномерных осадок,
необходимо восстановить пространственную жесткость несущей
коробки. При наклоне и потере устойчивости стен используют вертикальные или горизонтальные обвязочные пояса (рис. 48), которые рассчитывают на растягивающие усилия.
Выводы
В монографии системно рассмотрены характерные особенности различных рациональных технологий реконструкции и реставрации зданий в России по состоянию на 2016 г.
Приведены технологии обследования зданий и сооружений,
передовые лабораторные и натурные методы тестирования конструкций и материалов. Предложены научно обоснованные методы
восстановления и усиления подземной части зданий, усовершенствования функционального назначения и конструктивного решения квартир, адаптации общежитий и нежилых объектов под квартирные дома, а также решения по реконструкции жилых домов
первых массовых серий.
Показаны варианты инженерной защиты застройки от воды и
слабых грунтов. Представлены некоторые конструктивные и технологические примеры реконструкции и реставрации объектов архитектурного наследия в России.
Рис. 48. Накладные пояса, усиливающие стеновой остов здания:
а –вертикальные; б – горизонтальные; 1 – стойка; 2 – тяж; 3 – накладка; 4 –
стержень-стяжка; 5 – уголок; 6 – затяжная муфта; 7 – два взаимно перпендикулярных отверстия у рычага; 8 – костыли с шагом 0,7 м
Вертикальные пояса состоят из вертикальных швеллеров и
тяжей из круглой стали. Швеллеры накладывают на стены или
утапливают в штрабы, а тяжи прокладывают в толще перекрытий.
Нижний ряд устанавливают на уровне перекрытия над подвалом
или обреза стен у фундамента. Для включения в работу тяжи
напрягают, резьбовые соединения затягивают (рис. 48, деталь А).
Горизонтальные пояса располагают в плоскости перекрытий.
Их делают замкнутыми и последовательно снизу вверх напрягают
134
135
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
Рекомендуемая литература
1. ВСН 53–86(р). Правила оценки физического износа жилых зданий.
– М., 1988.
2. СП 13-102–2003. Правила обследования несущих строительных
конструкций зданий и сооружений. – М. : Госстрой России, 2004.
3. Быстровозводимые здания и сооружения: науч. и учеб.-методич.
пособие / А. Н. Асаул [и др.]; под ред. Ю. Н. Казакова. – СПб. : Гуманистика,
2004. – 480 с.
4. Казаков Ю. Н. Теория и практика антитеррористического строительства / Ю. Н. Казаков. – СПб. : СПбГАСУ, 2009. – 257 с.
5. Казаков Ю. Н. Строим дом быстро и дешево / Ю. Н. Казаков. –
СПб. : Питер, 2008. – 304 с.
6. Казаков Ю. Н. Как построить дом за 1 год / Ю. Н. Казаков. – СПб. :
БХВ-Петербург, 2008. – 394 с.
7. Казаков Ю. Н. Самые удивительные шедевры мировой архитектуры
/ Ю. Н. Казаков, Н. Флавицкий, С. Константинофф. – СПб. : АСВ, 2008. – 152
с.
8. Казаков Ю. Н. Как самому оборудовать загородный дом и благоустроить участок / Ю. Н. Казаков. – СПб. : БХВ-Петербург, 2008. – 416 с.
9. Казаков Ю. Н. Новые зарубежные строительные технологии / Ю. Н.
Казаков, Ю. Е. Рафальский. – СПб. : ДЕАН, 2007. – 176 с.
10. Казаков Ю. Н. Архитектура и строительство в Санкт-Петербурге:
Вчера и сегодня / Ю. Н. Казаков. – СПб. : ДЕАН, 2007. – 143 с.
11. Основы строительного производства: учеб. пособие / Ю. Н. Казаков
[и др.]. – СПб. : СПбГАСУ, 2016. – 220 с.
12. Асаул А. Н. Реконструкция и реставрация объектов недвижимости:
учебник / А. Н. Асаул, Ю. Н. Казаков, В. И. Ипанов. – СПб. : Гуманистика,
2005. – 288 с.
13. Технология строительного производства: учебник для студентов вузов / Л. Д. Акимова [и др.]. – Л. : Стройиздат, 1987. – 605 с.
14. Технология строительных процессов: учебник / А. А. Афанасьев [и
др.]. – М. : Высшая школа, 1997.
15. Реставрация памятников архитектуры: учеб. пособие для вузов / С.
С. Подъяпольский [и др.]. – М. : Стройиздат, 1988.
16. Ханукаев Р. С. Некоторые сведения о воссоздании штукатурки в постройках XIX и начала XX веков, а также в более ранних / Р. С. Ханукаев. –
СПб. : РАХ, 2003.
17. Шепелев Н. П. Реконструкция городской застройки: учебник / Н. П.
Шепелев, М. С. Шумилов. – М. : Высшая школа, 2000.
18. URL: http://www.minstroyrf.ru/
136
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
19. URL: www.otdelka.ru
20. URL: www.stroypress.spb.ru
21. URL: www.raasn.ru
Оглавление
Введение
Глава 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕХНОЛОГИЯХ РЕКОНСТРУКЦИИ
И РЕСТАВРАЦИИ
1.1. Значение, роль и характерные особенности реконструкции и реставрации
1.2. Строительные работы, операции и процессы реконструкции и реставрации
1.3. Производственные процессы и производство в строительстве
1.4. Строительные процессы
Глава 2. ТЕХНОЛОГИЯ ОБСЛЕДОВАНИЯ СТАРИННЫХ ЗДАНИЙ И
СООРУЖЕНИЙ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ
2.1. Термины и определения
2.2. Предварительное обследование зданий
2.3. Детальное инструментальное обследование
2.4. Обмерные работы
2.5. Определение характеристик материалов конструкций
2.6. Проверочные расчеты
Глава 3. НАТУРНЫЕ И ЛАБОРАТОРНЫЕ МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ
КОНСТРУКЦИЙ И МАТЕРИАЛОВ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ДАЛЬНЕЙШЕЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ, НЕОБХОДИМОСТИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЛИ УСИЛЕНИЯ ЗДАНИЯ
3.1. Разрушение древних строительных материалов
3.2. Натурные методы
3.3. Средства диагностики
3.4. Лабораторные методы
3.5. Испытательное оборудование
3.6. Требования к качеству материалов и конструкций
3.7. Методики испытания материалов
3.8. Физический и моральный износ зданий
Глава 4. РЕМОНТ И УСИЛЕНИЕ КОНСТРУКЦИЙ СТАРИННЫХ
ЗДАНИЙ
4.1. Ремонт подвалов
4.2. Усиление фундаментов и оснований с помощью обойм, свай и ростверков
4.3. Усиление простенков, стен и столбов
4.4. Укрепление и консервация срубов
137
Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
4.5. Современные тонкопленочные теплоотражающие покрытия для ограждающих конструкций зданий
4.6. Подвальная гидроизоляция
4.7. Подвальное инженерное оборудование
Глава 5. «СУХИЕ» СПОСОБЫ РЕКОНСТРУКЦИИ И РЕСТАВРАЦИИ.
РЕКОНСТРУКЦИЯ КВАРТИР, ПРИСПОСОБЛЕНИЕ НЕЖИЛЫХ
ОБЪЕКТОВ И ОБЩЕЖИТИЙ ПОД КВАРТИРНЫЕ ДОМА
5.1. Варианты модернизации зданий
5.2. Реконструкция планировочных элементов сооружений
5.3. Модернизация квартир
5.4. Приспособление общежитий и нежилых объектов под квартирные дома
Глава 6. РЕКОНСТРУКЦИЯ ЖИЛЫХ ДОМОВ ПЕРВЫХ МАССОВЫХ
СЕРИЙ
6.1. Реконструкция зданий первых поколений массового жилищного строительства
6.2. Несущие конструкции
6.3. Ограждающие конструкции
6.4. Крыши
6.5. Примеры реконструкции
Глава 7. ИНЖЕНЕРНАЯ ЗАЩИТА СООРУЖЕНИЙ ОТ ВОДЫ И СЛАБЫХ ГРУНТОВ
7.1. Инженерная защита от воды
7.2. Отвод поверхностных вод вертикальной планировкой
7.3. Инженерная защита застройки на неустойчивых территориях
Выводы
Рекомендуемая литература
Глава 1. Общие сведения о технологиях реконструкции и реставрации
Научное издание
Быков Владимир Леонидович
Захаров Вячеслав Павлович
Казаков Юрий Николаевич
РЕКОНСТРУКЦИЯ И РЕСТАВРАЦИЯ
АРХИТЕКТУРНОГО НАСЛЕДИЯ
Монография
Редактор Т. В. Ананченко
Корректор К. И. Бойкова
Компьютерная верстка И. А. Яблоковой
Подписано к печати NN.NN.16. Формат 60×84 1/16. Бум. офсетная.
Усл. печ. л. NN.NN. Тираж 000 экз. Заказ NN. «С» NN.
Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет.
190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 4.
Отпечатано на ризографе. 190005, Санкт-Петербург, ул. Егорова, д. 5/8, лит. А.
138
139
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
5
Размер файла
5 059 Кб
Теги
restavr, rekonstr, bykov
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа