К вопросу обеспечения сейсмостойкости каменных зданий культурного наследия Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Библиографический список

1. Воронежская М. Город как живой организм // Собственник, журнал о людях и домах. 2007. Февраль. http://sob.ru/archive/gorod-kak-jivoy-organizm [8.12.2011].

2. Бунина М. Генплан - это живой организм: интервью с директором НИиПИ Генерального плана Москвы Сергеем Ткаченко, ноябрь 2009 г. http://www.genplan2025.ш/Main/«Генплан-ЭтоЖивойОрганизм» [6.12.2011].

3. Злыгостев А.С. Общая характеристика градостроительства Киевской Руси и периода феодальной раздробленности страны.

http://townevolution.ru/books/item/f00/s00/z0000021/st016.shtml [10.12.2011].

4. Коллекция архитектурных планов. Идеальные города,

http://kannelura.info/?tag=ideals&paged=2 [18. 12.2011].

5. Строение нервной системы,

http://bono-esse.ru/blizzard/A/Posobie/AFG/NS/02_8_afg.html [15.12.2011].

6. Бондаренко И.А. Древнерусское градостроительство: традиции и идеалы. М.,2009.

7. Казаков Л.К. Ландшафтоведение и основы ландшафтного планирования. М.,2008.

8. Мандельброт Б. Фрактальная геометрия природы / пер. с англ. А.Р.Логунова. М., 2002.

9. «Urban design. The composition of complexity», R. Kasprisin, New York, 2011.

10. «Fundamental Principles of Urban Growth», Humpert, Brenner, Becker (Hg.), Wuppertal, 2002.

УДК 624. 012. 45

К ВОПРОСУ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СЕЙСМОСТОЙКОСТИ КАМЕННЫХ ЗДАНИЙ КУЛЬТУРНОГО НАСЛЕДИЯ

А.С.Чесноков1, Б.И.Пинус2

Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Приведены данные технического мониторинга и анализ сейсмоуязвимости зданий исторической застройки. Установлены основные причины образовавшихся повреждений и неисправностей. Разработаны и реализованы предложения по усилению зданий с сохранением основных параметров их исторической ценности. Табл. 3. Библиогр. 3 назв.

Ключевые слова: здания-памятники; сейсмоуязвимость; усиление.

TO ENSURING SEISMIC STABILITY OF STONE BUILDINGS OF CULTURAL HERITAGE A.S. Chesnokov, B.I. Pinus

National Research Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.

The article provides data of technical monitoring and the analysis of seismic vulnerability of historic buildings. The key reasons for the appeared damages and disrepair are determined. The proposals for the reinforcement of buildings while preserving the basic parameters of their historical value are developed and implemented. 3 tables. 3 sources.

Key words: buildings-monuments; seismic vulnerability; reinforcement.

.2

Постановка вопроса. Здания исторической застройки являются непреходящей ценностью, как пример цивилизации, культурных предпочтений, умения и опыта предшествующих поколений. Поэтому их сохранение представляет собой важнейшую социальную, моральную и техническую задачу не только регионального, но и общечеловеческого значения.

К сожалению, приходится констатировать, что в силу ряда объективных и субъективных факторов состояние памятников истории и архитектуры в России (и, в частности, в Иркутске) характеризуется наличием большого количества повреждений и дефектов, косвенно свидетельствующих об интенсификации их физического износа. К объективным обстоятельствам, на наш взгляд, следует отнести:

- временной фактор (срок эксплуатации зданий превышает 100 лет);

- неблагоприятные климатические и геологические условия (обводненность и сейсмоактивность);

- несоответствие объемно-планировочных и конструктивных решений исторической застройки современным представлениям и требованиям обеспечения сейсмостойкости.

Сугубо субъективными факторами кинетики износа являются существенные издержки эксплуатации и технического освоения территории (рост «культурного» грунтового слоя, подъем грунтовых вод при устройстве плотин, техногенные потери, химическое загрязнение воздуха, осадков, вод и т.п.).

Методика и анализ результатов обследования. Последствия влияния неблагоприятных факторов подтверждаются данными технического мониторинга, наиболее значимые и характерные из которых представлены фотоматериалами (табл. 1). Здесь же ана-

1Чесноков Аркадий Сергеевич, аспирант. Chesnokov Arkady, Postgraduate.

2Пинус Борис Израилевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой строительных конструкций, тел.: (3952) 405467, e-mail:pinus@istu.edu

Pinus Boris, Doctor of technical sciences, Professor, Head of the Department of Building Structures, tel.: (3952) 405467, e-mail: pi-nus@istu.edu

лизируются вероятные причины образования и развития обнаруженных дефектов и повреждений, которые по общетехническим признакам их проявления (происхождения) могут быть разделены на две группы: силовые и коррозионные. В дальнейшем рассматриваются только вопросы, относящиеся к первой группе.

Анализ сейсмостойкости зданий. Учитывая этажность зданий (1-3 этажа), их назначение (обще-

ственные здания) и размеры сечений несущих элементов, можно предположить, что одним из основных факторов силового повреждения подобных строений является циклическое сейсмическое воздействие. По имеющимся данным [3] последнее столетие характеризуется следующей интенсивностью сейсмических толчков (табл. 2).

Основные повреждения зданий исторической застройки и причины их появления

Таблица 1

Наименование объекта, вид повреждения

Фото или схема повреждения

Причины появления повреждений

Памятник истории и культуры конца XIX - начала XX века "Комплекс Владимирского городского начального училища: здание училища, дом жилой" по ул. Гоголя, 33, литер «А», в г. Иркутске.

Сквозные диагональные силовые трещины.

Здание-памятник начала XX века «Здание, где в 1915 г. находилась подпольная типография большевистской организации "Союз сибирских рабочих"».

Деструкция кладки в цокольной части стен.

Сейсмическое воздействие, неравномерные деформации грунтов основания фундаментов, низкие деформа-тивные и прочностные свойства раствора, кирпича и каменной кладки.

Многолетний рост культурного слоя грунта, локальное подтопление территорий техногенными водами, попеременное замораживание-оттаивание водонасы-щенной кладки, воздействие грунтовой воды, атмосферных осадков, отсутствие или утрата горизонтальной и вертикальной гидроизоляции фундаментов._

Памятник истории и культуры Республики Бурятия. Гостиные ряды в г. Улан - Удэ.

Разрушение кирпичной кладки стен.

Попеременное замораживание-оттаивание водонасы-щенной кладки, воздействие атмосферных осадков, отсутствие или утрата элементов организованного водоотвода с кровли.

Здание-памятник начала XX века «Здание, где в 1915 г. находилась подпольная типография большевистской организации "Союз сибирских рабочих"».

Разрушение и вывал кирпичной кладки карнизной части стен.

Сейсмическое воздействие, неравномерные деформации грунтов основания фундаментов, низкие деформа-тивные и прочностные свойства раствора, кирпича и каменной кладки.

Памятник истории и культуры конца XIX - начала XX века по пер. Деповский, 4, в г. Иркутске.

Сквозные силовые трещины по фасадам здания.

Сейсмическое воздействие, неравномерные деформации грунтов основания фундаментов, морозное пучение, низкие деформативные и прочностные свойства раствора, кирпича и каменной кладки.

Здание-памятник истории и культуры начала XX века «Дом Дубинского (гостиница) "Коммерческое подворье"» по ул. Сухэ-Батора, 11, литер «А», в г. Иркутске.

Сквозные силовые трещины по фасадам здания.

Сейсмическое воздействие, неравномерные деформации грунтов основания фундаментов, морозное пучение, низкие деформативные и прочностные свойства раствора, кирпича и каменной кладки.

Памятник истории и культуры «Ансамбль: суннитская татарская мечеть, мусульманский молельный дом (здание магометанского училища)» по ул. К. Либкнехта, 86, в г. Иркутске.

Вывал отдельных камней каменной кладки стен (замковый камень клинчатой перемычки).

Сейсмическое воздействие, неравномерные деформации грунтов основания фундаментов, морозное пучение.

Памятник истории и культуры начала XIX века «Странноприимный дом Вознесенского монастыря: братский корпус №1, братский корпус №2, здание гостиницы для странников» по ул. Полярная, 83, литер « Б», в г. Иркутске.

Деструкция каменной кладки стен (полное разрушение раствора и частичный вывал камней).

Попеременное замораживание-оттаивание водонасы-щенной кладки, воздействие грунтовой влаги, атмосферных осадков, отсутствие или утрата горизонтальной и вертикальной гидроизоляции фундаментов.

Примечание. Фотофиксация выполнена при обследовании каменных зданий исторической застройки г. Иркутска и г. Улан-Удэ.

- упрощенное обрамление (конструктивное решение) проемов.

Численное моделирование с использованием фактических конструктивных схем, прочностных и де-формативных характеристик материалов (каменной кладки стен, перегородок, бутовой кладки фундаментов и др.) подтверждает уязвимость зданий исторической застройки при сейсмических воздействиях расчетной интенсивности. Это предопределяет необходимость их усиления.

Специфика усиления (восстановления) подобных зданий состоит в необходимости сохранения всех атрибутов исторической ценности и в первую очередь фасадов. Поэтому были использованы согласованные с соответствующими надзорными и контролирующими органами методы усиления путем обрамления железобетонными включениями внутренних поверхностей несущих стен, столбов и перегородок. При этом частично изменена расчетная схема зданий вследствие включения в работу на горизонтальные воздействия дополнительных элементов жесткости (перегородок).

Эффективность реализованных решений по усилению зданий была оценена путем экспериментальной проверки их динамических параметров (табл. 3), из которых следует, что расчетные величины сейсмических воздействий снижаются в 1,35-2,5 раза по сравнению со значениями этих параметров до усиления.

Таблица 3

Динамические характеристики зданий исторической застройки_

Здание-памятник Направление До усиления После усиления

/0, Гц Т0, сек /01, Гц Т01, сек

Застройка улицы Урицкого, 2: усадьба Аксенова Я.В., конец XIX-началоXX вв. Продольное 4,639 0,216 6,25 0,16

Поперечное 5,493 0,182 7,41 0,135

Застройка улицы Урицкого,9: дом жилой, конец XIX-началоXX вв. Продольное 4,028 0,248 5,85 0,171

Поперечное 4,517 0,221 6,329 0,158

Застройка улицы Урицкого,12: дом жилой, конец XIX-началоXX вв. Продольное 4,395 0,228 6,54 0,153

Поперечное 4,272 0,234 7,5 0,157

Здание-памятник по ул. Лапина, 8, в г. Иркутске. Продольное 5,26 0,190 13,3 0,075

Поперечное 5,35 0,187 14,5 0,069

Здание-памятник «Здание терапевтического корпуса НУЗ «ДКБ на ст. Иркутск-Пассажирский». Продольное 4,55 0,22 6,94 0,144

Поперечное 4,15 0,241 6,54 0,153

Таблица 2

Обобщенные данные об интенсивности землетрясений в г. Иркутске за период 1879-2009 гг.

Интенсивность, баллы Кол-во Интервал времени, лет

7 3 > 20

6 10 10-13

5 37 6-8

4 96 1-3

3 149 ежегодно

2 140 ежегодно

В сравнении с современными представлениями и требованиями актуализированных версий нормативных документов [1, 2] здания исторической застройки имеют существенные отклонения от рекомендуемых параметров объемно-планировочных и конструктивных решений сейсмостойкой застройки. Наиболее значимыми из них являются:

- использование несимметричных плановых очертаний;

- отсутствие армирования кладки и антисейсмических швов;

- недостаточная (в собственной плоскости) жесткость перекрытий (дощатых и бревенчатых настилов),

ограничивающая возможность пространственной работы здания на горизонтальные воздействия;

- превышение рекомендуемых (допустимых) расстояний между несущими поперечными стенами или заменяющими их рамами;

- использование бутовых и других типов кладочных фундаментов, не имеющих надежной связи с надземными несущими конструкциями;

Выводы. Анализ технического состояния зданий исторической застройки подтверждает необходимость их усиления для обеспечения требуемой сейсмостойкости. Предложено и на ряде объектов реализовано усиление зданий при сохранении основных атрибутов их исторической ценности. Эффективность ремонтно-восстановительных мер подтверждена динамическими испытаниями.

Библиографический список

1. Голенецкий С.И. Землетрясения в Иркутске. Иркутск, Стандартинформ, 2010.

1997. 92 с. 3. СП 14.13330.2011 Строительство в сейсмических райо-

2. ГОСТ Р 53778-2010 Здания и сооружения. Правила нах. Актуализированная редакция СНиП 11-7-81*. М.: Минре-обследования и мониторинга технического состояния. М.: гион развития РФ, 2011.