3Оценка влияния реконструкции усадьбы Герцена с устройством подземного этажа на окружающую застройку
Афанасьев Никита Александрович
студент ФГБОУ ВО НИ МГСУ, nik_afanasev_98@list.ru
Кожевникова Ирина Витальевна
студент ФГБОУ ВО НИ МГСУ, irina.kozhevnikova.99@mail.ru
Соколова Светлана Евгеньевна
студент ФГБОУ ВО НИ МГСУ, svetlana-98@mail.ru
Галиев Леонид Сергеевич
студент ФГБОУ ВО НИ МГСУ, 7420697@mail.ru
Шипкова Анастасия Евгеньевна
студент ФГБОУ ВО НИ МГСУ, likadarr@yandex.ru
На сегодняшний день оценка влияния строительства на окружающую застройку является наиболее распространенной задачей геотехники. В настоящей работе представлены результаты исследования влияния реконструкции Усадьбы Герцена на Церковь Покрова Пресвятой Богородицы, расположенной в относительной близости к реконструируемому объекту. Анализ влияния реконструкции производился по полученным в результате расчета дополнительным осадкам существующей застройки. В рамках работы проводилось математическое моделирование напряженно-деформированного состояния массива грунта с помощью программного комплекса, основанном на методе конечных элементов, в объемной постановке.
Ключевые слова: математическое моделирование, напряженно-деформированное состояние (НДС), оценка влияния, реконструкция, система «сооружение-грунтовый массив».
(О
сч о сч
Село Перхушково возникло в середине XV века, а в 1601 г. его четверть была передана в Можайский Лу-жецкий монастырь. В это время на монастырской земле стояла деревянная церковь Покрова Пресвятой Богородицы с приделом Николая Чудотворца. Там же рядом находилось церковное и вотчинни-ково строение, а также дома приходских людей. В связи с этим уже в 1627 году появился главный дом усадьбы, деревянный. Таким образом, композиционно-планировочная структура усадьбы Перхуш-ково в составе пруда, главного дома усадьбы и храма сформировалась уже в первой четверти XVII века. Впоследствии уже только постепенно заменяли строения из дерева на каменные.
В 1879 году Покровский храм в селе Перхушково капитально перестроили, а в 1897-98 гг. провели полное обновление храма на деньги местного благотворителя.
В 1918 году усадьба была национализирована, а в конце ноября 1941 г. в Перхушково располагался штаб Западного фронта. В итоге, в главном доме были разные учреждения, которые находились в разных помещениях [1, 2].
На сегодняшний день облик главного дома усадьбы Перхушково представляет собой в плане прямоугольник неправильной формы, вытянувшийся вдоль Можайского шоссе. Северо-западный фасад выходит к усадебному пруду на реке Мед-венке, юго-восточный фасад - к Покровской церкви XVIII - XIX веков. Первый этаж здания - выполнен из кирпича, второй этаж - из дерева. По центру главного фасада расположен двухэтажный портик, а над ним треугольный фронтон с окном по центру. Крыша четырехскатная.
Точная дата постройки, равно как и архитектор главного дома усадьбы неизвестны. Известно, что в 1627 г. усадебный дом в деревянном виде уже стоял.
После боёв 1812 года были проведены восстановительные работы в церкви, каменная ограда храма была разобрана и часть кирпича и белого камня использована на ремонт дома. Следующий ремонт был произведен через 90 лет - в 1910 г.
После национализации усадебные постройки начали ветшать, и много хозяйственных строений было разобрано. В 1958 году начались работы по реставрации, которые были произведены очень некачественно. Об этом можно судить не только по скупости самого проекта, но и на основе составленных 24 октября 1959 г. архитектором Г.К. Игнатьевым актов инвентаризации и технического осмотра «Дома Герцена». Техническое состояние памятника в целом было неудовлетворительным. Первые реставрационные работы 1957-58 гг. имели низкое качество и состояние усадьбы не улучшилось,
а в 1970-е годы обвалился, а также частично был разобран портик. До нашего времени сохранились храм, главный дом усадьбы, пруд на реке Медвенке и территория усадебного парка.
На сегодняшний день здание не эксплуатируется и находится в запущенном состоянии. Однако было решено провести работы по сохранению объекта культурного наследия.
В качестве проектных решений предусматривается реставрация здания в существующих объемах с реставрацией сохранившихся и восстановлением утраченных элементов, восстановление работоспособного состояния несущих конструкций. Проект разработан с учетом приспособления памятника для размещения на первом этаже здания кафе, на втором этаже апартаментов. Также предлагается устройство подземного этажа здания в дополнение современному использованию [1].
Учитывая изложенное проектом реставрации необходимо учесть влияние от устройства подземного этажа усадьбы на окружающую застройку, в особенности на церковь Покрова Пресвятой Богородицы, 1763 г.
В конце XVI в селе Перхушково построили на четверти земли деревянную церковь Богородицы и придел святителя Николаевича. В 1637 году земля под монастырем была выкуплена и на месте его появилась почтовая станция, одна из первых на Руси.
В 1743 году последний владелец села попросил разрешение построить новый деревянный храм, заменив старый. В 1746 году по указу Императрицы Елизаветы Петровны и определению Московской духовной консистории церковь была построена и освещена. Деревянную церковь перестроили в каменную в 1763 году, форма его была равноконечного креста. После строительства церковь сильно пострадала и была разграблена во время Отечественной войны в 1812 году.
Церковь восстанавливали и перестраивали в 1863-1868 года. Именно в это время храм потерял свою форму креста и стал прямоугольным. Так же основное здание соединили с колокольней, а спустя три года по проекту московского архитектора И.С. Семенова была надстроена колокольня (рис.1).
Кирпичная, оштукатуренная и окрашенная в бледно-голубой цвет с белеными деталями, церковь Покрова находится рядом с домом усадьбы, на востоке от него, на западной окраине села Перхуш-кова, около дороги, к которой обращен северный фасад. Со стороны дороги церковный участок обнесен новой оградой на каменных столбах. Декорирование фасадов выполнено из кирпича с использованием белого камня и лепнины.
В архитектурном плане церковь представляет собой центрический ярусный храм в стиле позднего барокко с колокольней. Изначально здание было крестообразным в плане, затем в связи с застройкой закрестовий пониженными объёмами стало прямоугольным. Над средокрестием расположен световой четверик, который венчает ярусная главка. С западной сторона храма к нему примыкает трёхъярусная колокольня. Церковь украшена спаренными пилястрами, где-то рустованными и плоским наличником. Верхняя часть колокольни построена с заметным влиянием русского стиля [2].
В рамках оценки влияния реконструкции Усадьбы Герцена на существующую Церковь выполняется математическое моделирование. Задача решалась численным методом в объемной постановке с помощью программного комплекса Plaxis 3D, основанном на методе конечных элементов. На сегодняшний день данный расчетный комплекс позволяет решать широкий комплекс геотехнических задач, а также апробирован на многих объектах. Расчетный комплекс позволяет определять НДС в грунтовом массиве, а также в конструкциях, взаимодействующим с грунтом.
При моделировании задачи грунтовые условия принимались согласно характерным грунтовым условиям Одинцовского района Московской области. Для решения задачи по второй группе предельных состояний физико-механические характеристики грунтов принимались с доверительной вероятностью 0,95.
Геометрические размеры, материалы конструкций реконструируемой Усадьбы принимались согласно архивным данным. Размеры сооружения в плане, его высота, конструкции фундаментов Церкви Покрова Пресвятой Богородицы в расчетной схеме имеют вид собирательной конструкции, характерной возводимых в XVШ-ХIX веках церквям.
В условиях объемной постановки существующие и сохранившиеся (реконструируемые) конструкции задавались объемными упругими элементами, а также элементами «Plate», которые позволяют достоверно моделировать плоские конструкции. Нагрузка на фундаменты принималась согласно действующим на территории РФ нормативным документам, а также с учетом инженерного опыта.
Построенная конечно-элементная модель определения степени влияния реконструкции Усадьбы Герцена на существующую Церковь представлена на рисунке 2.
Рис. 1. Церковь Покрова Пресвятой Богородицы
О *
О X
о 3
S *
и
с т ■и о
S
т
ф
а т
о т
а
8)
Рис. 2. Построенная конечно-элементная модель
Особенностью моделирования реконструкции усадьбы является моделирование устройства подземного этажа - подразумевается откопка объема массива грунта ниже сохранившегося фундамента, то есть значительная разгрузка грунта. В данных условиях использование наиболее распространенной при решении геотехнических задач упругопла-стической модели грунта Кулона-Мора не позволит выполнить моделирование с достаточной точностью, поскольку при разгрузке (при откопке) появляется выпор, а полученные в результате моделирования вертикальные перемещения грунта могут принимать направление вверх даже по окончании возведения надземной части [4, 5].
С учетом инженерного опыта решения подобных задач было принято решение в расчетах использовать модель поведения грунта Hardening Soil (HS). Применение именно этой модели в рамках данной задачи обусловлено учетом в модели работы поведения массива грунта при разгрузке или повторном нагружении через соответствующий данным процессам модуль упругости. Согласно научным исследованиям, модуль упругости при разгрузке и повторном нагружении имеет значения равные 3...5 секущего модуля упругости [6].
Этапность расчета включала следующие стадии: моделирование природного сложившегося НДС; поэтапная откопка объема грунта под сохранившимися конструкциями усадьбы с устройством внутренних стен и забирки на месте внешних стен подземного этажа; устройство фундаментной плиты; устройство внешних стен; моделирование проектных нагрузок от надземной части здания и эксплуатации [7].
Результаты расчета напряженно-деформированного состояния системы «сооружения - грунтовый массив» представлены на рисунках 3 и 4.
q Рис. 3. Вертикальные перемещения по окончании реконструк-N ции
01
о
Рис. 4. Осадки в характерном сечении, включающем существующую Церковь и реконструируемую Усадьбу Герцена
В результате расчете математического моделирования оценки влияния реконструкции получены вертикальные перемещения грунтового массива, включающего основание Церкви. Максимальные вертикальные перемещения фундамента Церкви при устройстве подземного этажа при реконструкции здания Усадьбы Герцена не превышают 5 мм. Данное значение не превышает предельно допустимого значения осадок, равного 10 мм, для зданий исторической застройки из кирпичной кладки, находящихся в работоспособном состоянии, попадающих в зону влияния реконструкции (по СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений»). Осадки реконструируемого здания Усадьбы Герцена при устройстве подземного этажа не превышают 14 мм, что меньше максимально предельных осадок объектов реконструкции исторической застройки из каменной кладки (14 мм < 15 мм) имеющих работоспособную категорию технического состояния [8].
Литература
1. Романюк С.К. Герцен в Москве // Литературное наследство. 1997. Т. 99, № 2. С. 711-722.
2. Одинцовский городской округ: Рубрика «По архивным документам»: Усадьба дяди А. И. Герцена в Перхушково. URL: https://odin.ru/news/?id=61154 (дата обращения 23.04.2023).
3. Памятники архитектуры Москвы и области: Церковь Покрова, 1763, усадьба Герцена. URL: https://mosculture.ru/object_mo/tserkov-pokrova-1763-g-usadba-gertsena/ (дата обращения 23.04.2023).
4. Денисова Д.А., Муравьева Е.А., Манько А.В. Моделирование применения геотехнического экрана для минимизации влияния нового строительства на станцию метрополитена // Инженерный вестник Дона. 2022. № 5(89). С. 502-509.
5. Манько А.В. Математическое моделирование средней части Карасанского оползня // Инженерный вестник Дона. 2021. № 2(74). С. 160-167.
6. Манько А.В. Особенности формирования напряженно-деформированного состояния симметричной и асимметричной речной долины // Вестник МГСУ. 2013. № 6. С. 188-196.
7. Манько, А. В. Выбор ограждающей конструкции глубокого котлована в зоне транспортного туннеля при точечной застройке // Инженерный вестник Дона. 2018. № 4. URL: http://ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2018/5351.
8. Man'ko A.V. Technique on optimization of geomechanical monitoring in an underground
construction // Proceedings of the 20th International Mining Congress and Exhibition of Turkey, IMCET 2007, Ankara, 06-08 июня 2007 года. Ankara, 2007. P.
221-228.
Assessment of the impact of the reconstruction of the Herzen estate with the construction of the underground floor on the surrounding development
Afanasyev N.A., Kozhevnikova I.V., Sokolova S.E., Galiev L.S., Shipkova A.E.
Moscow State University of Civil Engineering
For today one of the most important geotechnical engineering is assessment of the impact of building works to exist constructions. This paper presents research how Herzen Manor's reconstruction affect to exist Church, which located near construction site. Analysis includes comparison calculated and permissible vertical deformations. Calculation results recived by numeral method with 3D problem statement.
Keywords: numeral method, stress-strain state, assessment of the impact of the construction, reconstruction, «construction-soil body» system.
References
1. Romaniuk S.K. Herzen in Moscow // Literary Heritage. 1997. T. 99, № 2. C. 711-722.
2. Odintsovsky urban district: The heading "According to archival documents": The manor of Herzen's uncle in Perkhushkovo. URL: https://odin.ru/news/?id=61154 (accessed 23.04.2023).
3. Architectural Monuments of Moscow and Moscow region: Church of Intercession, 1763, Herzen manor. URL: https://mosculture.ru/object_mo/tserkov-pokrova-1763-g-usadba-gertsena/ (accessed 23.04.2023).
4. Denisova DA, Muravyova EA, Manko AV Modeling application of geotechnical screen to minimize the impact of new construction on the subway station // Engineering Herald of the Don. 2022. № 5(89). C. 502509.
5. Manko A.V. Mathematical modeling of the middle part of the Karasan landslide // Engineering Herald of the Don. 2021. № 2(74). C. 160-167.
6. Manko A.V. Features of the formation of the stress-strain state of a symmetric and asymmetric river valley // Bulletin of MSCU. 2013. № 6. C. 188-196.
7. Manko, A. V. The choice of the enclosing structure of a deep excavation in the area of the transport tunnel at the point development // Engineering Herald of the Don. 2018. № 4. URL: http://ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2018/5351.
8. Man'ko A.V. Technique on optimization of geomechanical monitoring in an underground construction // Proceedings of the 20th International Mining Congress and Exhibition of Turkey, IMCET 2007, Ankara, 06-08 June 2007. Ankara, 2007. P. 221-228.
О *
о
X
о
3
s *
8)
с т
■и о
s
т
ф а г
о т
09 8)
