Category: природа

Category was added automatically. Read all entries about "природа".

Про фундаменты Преображенской церкви

Откровенно говоря достали спекуляции в прессе и в инете о фундаментах Преображенской церкви на о.Кижи. Мало кто их видел, а тем более мало кто изучал и знает статьи специалистов по этой теме. Однако, усиленно и с истерикой культивируется
определенный негативный момент по отношению к реконструкции (не реставрации) фундаментов церкви.
Без эмоций, своих комментариев и без сокращений выкладываю статью, опубликованную в прессе и мною аккуратно оцифрованную…


Статья

«Исследования состояния фундаментов Преображенской церкви

на о.Кижи в Карелии и варианты их реконструкции»

 

Рассматриваются результаты исследований состояния грунтов основания мелкозаглубленных бутовых фундаментов. Приведены варианты их реконструкции с учетом требований к историческим памятникам архитектуры

 

Преображенская церковь на о.Кижи в Онежском озере является уникальным памятни­ком народного деревянного зодчества. Эта мно­гоярусная 22-главая церковь построена в 1714г. и в настоящее время входит в состав музея-за­поведника «Кижи». В 1990г. она включена в список ЮНЕСКО объектов Всемирного куль­турного и природного наследия. Церковь высо­той 37м, размерами в плане (включая основной храмовый восьмерик и прирубы к нему) с севе­ра на юг 19,5м и с запада на восток 26,6м, была построена на месте старого сгоревшего храма меньших размеров, поэтому под пятно его заст­ройки попали захоронения древнего кладбища. Площадка под постройку не была выровнена: частично (около 60%) она была горизонтальной, а частично (около 40%) представляла собой склон (с основным уклоном рельефа на северо­-запад) высотой 2м.

До настоящего времени инженерно-геологи­ческие изыскания и работы по обследованию оснований и фундаментов практически не про­водились.

Сейчас церковь имеет значительные нерав­номерные осадки от 2 до 47см и смещение (сдвижка по обрезу фундамента на запад) до 25см (см. рисунок). Наибольшие осадки наблюда­ются в западной части церкви. В целом цент­ральная, более нагруженная часть церкви (храмовая), получила большую осадку, чем прирубы. По данным деформационного геоде­зического мониторинга за состоянием здания общий наклон происходит на северо-восток и составляет на данный момент около 80см, т.е. не совпадает с направлением смещения церкви в уровне обреза фундамента.

В связи со сдвижкой сруба, гниением, осо­бенно нижних венцов, произошло искажение формы сруба, смещение балок-распорок, по­вреждение бревен сруба образование сколов в угловых сопряжениях и др.

Вскрытие 11 шурфов у фундаментов, узло­вых сопряжений и в промежутках между ними показало наличие в 50% из них захоронений – останков человеческих скелетов, частей гробов и т.п. на глубине от 15 до 80см от обреза фунда­мента, который практически совпадает с по­верхностью грунта около стен церкви. Вид и со­стояние грунта около и под фундаментами в местах захоронений сильно отличаются по грансоставу, влажности, плотности, наличию растительных остатков от грунта, где не обна­ружено захоронений.

В целом основаниями фундаментов являют­ся щебенисто-древесные грунты черного цвета, состоящие из неокатанных обломков, шунгитовых и частично глинистых сланцев с включени­ями валунов до 20%, мелкоземом (пыли) до 35%. Влажность мелкозема с различных сторон церкви сильно отличается - с южной стороны она составляет 5...7% (непучинистые грунты), а с северной - 14,17% (пучинистые). Геомонито­ринг показал, что наблюдается существенное различие во влажности мелкозема вблизи и под фундаментами в зависимости от сезона го­да, ориентации по сторонам света, особенно се­вера и юга.

Характер изменения влажности (W, %) грунтов в основании фундаментов в зависимос­ти от ориентации стен по сторонам света следу­ющий:

Снаружи - Север - 16,0 (декабрь 1999) -24,1 (сентябрь 2000)

Снаружи - Юг - 6,8 (декабрь 1999) - 7,4 (сентябрь 2000)

На расстоянии 7,5 м от северной стены - 24,3 (сентябрь, 2000)

В период дождливого лета и осени 2000г. с северной стороны влажность под подошвой фундамента увеличилась на 8,1%, а с южной  - практически осталась неизменной. Это привело в зимний период к неодинаковым деформаци­ям морозного пучения, что может вызвать ме­стные перенапряжения в надземных конструк­циях церкви.

При увлажнении поверхности обломков шунгита образуется графитовая «смазка», рез­ко уменьшающая трение грунта поверхности и способствующая проявлению криогенной (мо­розной) диссерпции (медленное смещение в на­правлении склона при промерзании - оттаива­нии). Это отразилось на состоянии ограды на склоне вблизи Преображенской церкви, кото­рая смещается в направлении склона (на севе­ро-запад).

Фундаментами в местах угловых сопряже­ний церкви служат валуны диаметром 50...70см, поверху которых местами уложены 2...3 на­сухо (без раствора) в один-два ряда более мел­кие плоские валуны.

Глубина заложения фундаментов составля­ет 60...80см, т.е. они находятся в зоне активно­го промерзания грунта (нормативная глубина промерзания около 2-х метров). Фундаменты в промежутках между угловыми сопряжениями под прирубами заглублены на 45...60см и вы­полнены «насухо», но из более мелких, плоских валунов. В зоне древнего захоронения и на склоне фундаменты сравнительно легко разби­раются, имеют пустоты, сдвинуты в направле­нии склона (на запад).

Возможное контактное давление в первона­чальный период строительства и эксплуатации церкви в местах максимальной нагрузки (ког­да нагрузка в 420кН передается, главным об­разом через врубовые узловые соединения восьмерика (углы) — своего рода «стойки»), со­гласно расчету составляет около 1,1МПа, с учетом концентрации напряжений в центре под сферическим валуном - 2,2МПа, а при плоском - значительно больше. Такое давление существенно превышает прочность естествен­ного (R 0,5 МПа) и особенно нарушенного в местах захоронений грунта (R<0,1МПа) и ес­тественно, приводит к вдавливанию валунов-фундаментов, а отпор грунта - к выдавлива­нию, сдвигу и срезу краев фундамента.

В последующий этап нагрузка от сруба пе­рераспределяется и на «забирку-ленту» со­ставляя около 0,4МПа. В этот период малозаглубленные фундаменты подвергались неоди­наковому воздействию нормальных и каса­тельных сил морозного пучения и, соответст­венно, неравномерным сезонным перемещени­ям: «пучение-осадка», а на склоне - диссерпция.

Все это вызвало местные перенапряжения в подземных конструкциях церкви.

Значительные неравномерные деформации, особенно в западной части церкви, объясняют­ся реконструкцией части кладки фундамента в XIXв. с укреплением ее известковым раство­ром, т.е. фундаменты за 300-летний период су­ществования здания «перестраивались».

В период предполагаемой реставрации Пре­ображенской церкви (при подъеме здания от­дельными поясами) все нижние венцы сруба будут заменены и, следовательно, значитель­ная нагрузка в начальный период также будет передаваться через узловые, врубовые соеди­нения на участке ранних захоронений, т.е. на нарушенный грунт основания.

Все вышесказанное - неравномерное про­мерзание - оттаивание пучинистого грунта, на­личие ослабленных участков основания (захоронений), изменение водоотвода с кровли и др. могут вызвать дальнейшие неравномерные де­формации фундаментов: сдвиги и деформации основных конструктивных элементов надзем­ной (37-метровой) части памятника.

С учетом требований к сохранению истори­ческих памятников, решения по способу реста­врации, отдаленности Преображенской церкви от производственных баз, технической воз­можности и наличия материалов было рассмо­трено два варианта усиления основания и ре­конструкции фундаментов:

1) с разборкой и доуглублением всех фунда­ментов примерно на 1,5м, т.е. несколько глубже зоны активного пучения и нарушения слоя грунтов (захоронений) с устройством бутового (бутобетонного) фундамента шириной 50см (с защитой от воздействия касательных сил мо­розного пучения и дессерпции) и монолитного железобетонного пояса высотой около 30см по обрезу бутового фундамента;

2) с устройством поверх существующего ленточного бутового фундамента монолит­ного железобетонного пояса около 30см и защитой фундамента от промерзания путем устройства по периметру (25см) теплоизо­ляционного слоя (пенополистерола) с защи­той от увлажнения.

Окончательно был принят первый вари­ант, хотя он несколько дороже и более тру­доемок, так как решает, в том числе, и вопросы с перезахоронением останков.

Последовательность выполнения работ по подведению фундаментов следующая:

·         поднимается и вывешивается нижний восьмерик на высоту 1,5м (согласно разработанному проекту для переборки разру­шенных венцов сруба) в определенной по­следовательности отдельными участками;

·         проводится докопка траншей по осям прежних фундаментов на глубину 1,5м (встретившийся насыпной грунт полностью удаляется);

·         делается подготовка из крупного песка толщиной 10см;

·         послойно возводится фундамент (ни­жний слой из постелистого бутового камня с тщательной расщебенкой);

·         поверх бутового фундамента устраива­ется (в опалубке) 30см армированный пояс (его верхняя отметка соответствует отметке поверхности земли), а по нему - на жестком растворе отборный постелистый бут с про­светами для продухов по периметру (имита­ция бутового фундамента - цоколя);

·         укладывается (на выровненный цементно-песчаный раствор) горизонтальная гид­роизоляция из двух слоев бревен (наружными поверхностями на выровненный слой и новые бревна сруба);

·         укладываются новые нижние венцы сруба и церковь опускается на проектные от­метки;

·         выполняется засыпка пазух, отмостка из дернового покрова и др.

В ходе реставрации церкви планировка уча­стка не выполняется и следовательно сохраня­ется перепад высот уровня обреза фундамента по периметру здания с восстановлением буто­вого цоколя примерно одинакового по высоте.

Таким образом, предлагаемые инженерные мероприятия, представляя современные тех­нологии, практически не отразятся на внешнем историческом облике памятника и в то же вре­мя будут способствовать организации надеж­ного, обеспечивающего устойчивость и долго­вечность здания фундамента.

 

 

Авторы:

Симагин Валентин Григорьевич – кандидат технических наук, заведующий кафедрой строительных конструкций, оснований и фундаментов ПетрГУ

Вахрамеева Татьяна Ивановна – кандидат архитектуры, архитектор-реставратор первой категории

 

Дата публикации: 2003г.