Причины естественного разрушения построек в целом

Причины естественного разрушения построек в целом

Причины разрушения зданий и памятников можно разделить на две большие группы:

Первая — разрушение в результате целенаправленных, спланированных действий человека — вандализм, хозяйственная деятельность, научные исследования.

Вторая — разрушение в результате бездействия человека — разрушение под действием естественных причин — климата, воды, ветра, солнца, подвижек почвы, вибрации, биологических объектов и так далее.

Причины первой группы предельно конкретны и понятны. Вопросы, которые связаны с ними, могут интересовать психологов, экономистов, культурологов, политиков и тому подобное. Их обсуждение находится за рамками настоящей работы.

Естественные причины, наоборот, представляют большой интерес, так как своевременный их учет позволяет продлить срок жизни здания и сократить затраты на уход за ним.

В учебнике «Реконструкция и реставрация объектов недвижимости»[8] детально прописаны причины и факторы, приводящие к разрушению построек. Это, прежде всего, деформаций памятников, которые разделены по причинам возникновения на 2 основные категории:

К первой относятся:

1) деформации, связанные с внутренним, изначально заложенным пороком конструкции или системы «основание — памятник»;

2) деформации, вызванные действием внешних, вторичных непредусмотренных факторов.

Причинами деформаций в первой группе могут быть:

— недостаточно устойчивое естественное или искусственное основание — фундамент — лесовая почва, ил, просадочные и пучинистые грунты, бревенчатые распределительные подушки, деревянные сваи, различная органика;

— оползневой, карстовый, затапливаемый или сейсмически активный характер участка древнего строительства. Наличие родников, близкий уровень грунтовых вод;

— слабый (рыхлый, мелко заложенный и т. п.) фундамент сооружения, непропорциональная нагрузкам площадь ленточных и столбчатых фундаментов в различного рода сооружениях, например в храмах крестово-купольной системы.

— боковое давление грунта в подпорных стенках, засыпных цоколях, подвальных и ступенчатых конструкциях;

— недостаточная общая пространственная жесткость зданий (большие пролеты и длина сооружения, здания с высокорасположенным центром тяжести масс); большая степень сжатия элементов-колонн, увеличивающая склонность к деформации стен и сводчатых перекрытий;

— слабый или незамкнутый каркас и связи;

— невоспринятый распор арочно-стоечных систем и сводчатых перекрытий;

— нерационально распределенная или чрезмерная нагрузка на перекрытия; не отцентрированная нагрузка вертикальных несущих конструкций;

— использование слабого — трещиноватого или нестойкого к агрессивным воздействиям строительного материала (плохо обожженный кирпич, сырая древесина, вообще материал, имеющий прочность ниже расчетной);

— нерациональная ориентация блоков анизотропного, например, слоистого материала;

— нерегулярный характер кладки;

— неблагоприятный разрушающий режим работы некоторых прочных строительных материалов, например новгородского железистого известняка, в фундаментных конструкциях, разрушающихся в агрессивной грунтовой среде, или элементов металлического каркаса связей, корродирующих в гигроскопичном известковом растворе старой кладки;

— нерациональная форма кровельных поверхностей, затрудняющая водосток и задерживающая снег, несовершенная гидроизоляция, способствующая намоканию и размораживанию кладки конструкций перекрытия (позакомарные покрытия, ступенчатые кровли с кокошниками, плоские кровли открытых галерей, лестничные площадки, балконы др.);

— отсутствие деформационных и строительных швов в равнообъемных, вытянутых или разновременных сооружениях.

Деформации второй категории обычно создает деятельность человека — ирригационные работы, перепланировка и застройка участка памятника, внутренние перестройки в целях приспособления и различные эксплуатационные мероприятия. К внешним причинам деформаций относятся также преднамеренные разрушения отдельных конструкций, последствия войн и стихийных бедствий.

Косвенными причинами деформаций, в частности, являются:

— изменение гидрогеологических условий участка памятника в результате обводнения или осушения территории, когда уменьшается несущая способность основания (снижение сил сцепления водонасыщенного грунта, гниение деревянных свай и другой органики, образование карстовых пустот, засоление грунта);

— рытье, котлованов, бомбоубежищ, прокладка различных коммуникаций или линий метрополитена вблизи памятников; устройство глубоких подвалов и колодцев внутри существующих зданий, приводящие к нарушению баланса сил, действующих в слое грунта, и его подвижке;

— несоблюдение технологии при подводке фундаментов; — пристройка к памятнику дополнительных объемов с большим заглублением фундаментов или значительной нагрузкой на основание;

— строительство рядом с памятником сооружений, оказывающих на него боковое давление;

— перепланировка и перестройка зданий с изменением начальной рабочей схемы (растеска и закладка проемов; замена сводчатых перекрытий плоскими; разборка существующих перекрытий пли устройство дополнительных; демонтаж воздушных связей, разборка контрфорсов и контрфорсирующих пристроек);

— изменение (увеличение, перенос) эксплуатационной нагрузки;

— вибрационное воздействие транспорта, забивка и погружений свай, работа двигателей, генераторов и вентиляторов внутри здания; использование механизмов ударно-вращательного бурения для устройства шпуров и скважин инъекционного укрепления кладки;

— дефекты кровель, водостоков, отмосток; протечки водопровода и канализации;

— нарушение оптимального температурно-влажностного режима памятника;

— усушка древесины, обмятие узлов стержневых деревянных и комбинированных систем;

— неорганизованный сброс отходов химических и перерабатывающих предприятий, загрязнение воздуха различными соединениями, активно разрушающими строительный материал памятников.

Представленная классификация повреждений по группам облегчает анализ и оценку состояния конкретного объекта в полевых условиях обследования, так как позволяет упорядочить интерпретацию довольно хаотичного набора наблюдаемых признаков с учетом массива проверенных и многократно апробированных типовых ситуаций повреждения.

Рис. 8. Схема деформации грунтов основания древних зданий с изменением гидрологических условий при миграционном подтоплении фундаментов подземными водами верховодки[9]:

 линии деформации осадки несущего слоя грунта

 контур формирования осадочной воронки в массиве грунтового основания здания».

 схема формирования вертикальной деформации «развала здания».

Исходя из внешнего вида, деформаций можно выделить:

Вертикальные — связанные с осадкой фундаментов и отдельных конструкций или частей, здания, усадка и раздавливание кладки, смятие и усушка деревянных несущих элементов; разрушение основных или временных поддерживающих конструкций;

Горизонтальные — обусловленные подвижкой фундаментов и частей памятника, смещением пят отдельных сводов, арок и распорных систем, расползанием стропильных ног при утрате затяжек, расслоением кладки при коррозии закладного металла, температурными деформациями.

Изгибные — в случае неотцентрированной нагрузки происходит искривление стоек, тонких стен и других элементов, прогибы балок и плит перекрытий, провисы поясов ферм, местные выполаживания кладки сводов.

Смешанные — представляющие сочетание нескольких видов деформаций.

С каждым видом деформации связаны характерные внешние признаки — повреждения — раскрытие трещин или швов, разрыв связей, образование зазоров в узлах ферм и т. п. При деформации пластичной кладки трещины не образуются, но происходит искривление швов, их наклон или равномерное раскрытие. Сложные деформации пространственных конструкций сопровождаются иногда раскрытием на фасадах и в интерьере целой системы различно ориентированных трещин, указывающих на стадийность процесса или «соподчиненность» сходящихся в деформационном блоке элементов[10].

На рис. 9 изображен ряд повреждений каменного здания, которые могут быть зафиксированы невооруженным глазом и которые являются характерными признаками деформации и разрушения отдельных конструктивных элементов здания.

Рис. 9. Визуальное проявление деформации здания.

1 — стадии просадки угловой и концевой части сплошной стены.

2 — последовательная просадка средней части стены.

3 — просадка угла и средней части стены здания.

4 — просадка колонны арочно-стоечной системы.

5 — просадка центрального модуля церкви крестово-купольной системы.

6 — усадка раствора арочной перемычки.

7 — подвижка пяты подпружной арки.

8 — подвижка пяты свода междуэтажного перекрытия.

9 — отслоение и выпучивание лицевой кладки при перегрузке пилона.

Представленные материалы показывают, что вопрос о механизмах и причинах естественного разрушения каменных построек тщательно изучался и весьма подробно описан в деталях.

Тем не менее, нужно учитывать, что в настоящее время происходит быстрое изменение номенклатуры материалов, применяемых в строительстве и технологии производства работ. Поэтому многие выводы, сделанные на основе анализа поведения старых построек, к новостройкам будут неприменимы. Кроме этого в последние несколько десятилетий происходило интенсивное загрязнение окружающей природной среды вредными химически высокоактивными веществами, что не могло не оказать существенного влияния на скорость разрушения строительных материалов.

В последние годы большое внимание было уделено изучению влияния биологических объектов на сохранность каменных сооружений. Выяснилось, что биологические повреждения происходят настолько быстро, что ими ни в коем случае нельзя пренебрегать.

Нужно отметить также, что естественно разрушение, как было продемонстрировано, начинается с появления мелких повреждений. Поэтому процесс развивается сравнительно медленно и этим оно резко отличается от разрушения под действием других факторов.

Анализу разрушения посвящена обширная литература: — Методические рекомендации по экологическому мониторингу недвижимых объектов культурного наследия, подготовленные Российским научно-исследовательским институтом культурного и природного наследия имени Д.С. Лихачева Российской Академии наук[11]

— Работа Д.С. Лихачева Разрушение памятников архитектуры[12]

— Работа «Виды дефектов в конструкциях и причины их возникновения»[13]

— Ряд статей в Бюллетене НИПЦ Генплана Санкт-Петербурга, № 4, 2008[14]

Имеется также большое количество рекламно-информационных статей и заметок о применении различных современных материалов для влагозащиты, защиты от гниения и насекомых и тому подобное. В этих материалах довольно часто присутствует обоснование достоинств рекламируемого материала примерами его применения в сочетании с элементами анализа причин неблагоприятных изменений в постройке.