Крен колокольни. Что делать?

Автор статьи: Юрий Андреевич Коваль - кандидат технических наук, директор ООО "РИЦ"

Редко можно найти храмовое хозяйство, в котором нет вынесенных в заголовок проблем. Опасно ли это? Увеличивается ли наклон сооружения? Возможно ли устранение наклона? И сколько это стоит? Может быть, еще простоит сколько-нибудь? А как долго? Понятно, что ответы на эти и подобные им вопросы должен дать специалист, запроектировавший и выпрямивший хотя бы несколько сооружений. Попробуем ответить на некоторые из них.

Итак, вопрос первый. Накренившаяся колокольня, башня, фрагмент стены. Как самостоятельно, до вызова «бригады скорой реставрационной помощи», оценить опасность крена? Нормы проектирования «разрешают» отклонение оси конструкции от вертикали на 1/100 высоты. Реальные же конструкции имеют отклонения, намного превышающие этот щадящий порог. Какое же значение крена следует считать опасным? 

Для дальнейших пояснений не обойтись без некоторых терминов теории сооружений. Один из них – центр масс конструкции (колокольни, башни и.т.п.). При вертикальном положении конструкции центр масс практически находится на ее центральной оси, при наличии крена центр масс тоже отклоняется от вертикали. Пора упомянуть еще один из необходимых терминов – «ядро сечения». Под ядром сечения понимается центральная часть плана сооружения, обладающая интересным свойством – если центр масс накренившегося объекта, точнее отвесная линия от него, не выходит за пределы выделенной части плана, то в стенах сооружения не появятся горизонтальные трещины отрыва. 

Не обойтись без упоминания еще одного термина – расчетного сопротивления материала сооружения, проще говоря, предельного механического напряжения, превышение которого в конструкциях стен, колонн, столбов, пилонов недопустимо.

Теперь можно ориентировочно определить предельную величину крена как отклонение от вертикали, при котором центр масс не выходит за пределы ядра сечения, а вертикальные механические напряжения не достигают расчетного сопротивления.

Эти условия должны выполняться не только для надземной части накренившейся конструкции, но и для подземной – фундамента и грунтового массива, на котором размещается фундамент.

В качестве еще одного обязательного условия нужен ответ на вопрос – растет ли крен сооружения с течением времени? Или давно стабилизировался? Ответ на него может дать только длительное (не менее года) наблюдение за отклонением от вертикали, так называемый мониторинг.

И если габариты ядра сечения определить достаточно просто – оно обычно составляет от 1/8 до 1/6  размера плана сооружения, то определение напряжений и мониторинг лучше поручить специалистам.

Такое кропотливое исследование делается только для одной цели – как избежать необходимости устранения крена? «Выпрямление» конструкций или всего сооружения в целом – это непростая и достаточно дорогостоящая операция.

Если не удалось избежать устранения крена, то нужно вполне осознанно представлять алгоритм этого действия.

Устранение крена выполняется, как правило, в одной из двух горизонтальных плоскостей – в уровне опирания фундамента на землю либо в уровне цоколя, обычно ослабленного морозобойными процессами.

В первую очередь сооружение необходимо «подлечить», поскольку при выпрямлении ему приходится испытывать новые необычные воздействия, которых не было за всю его предыдущую историю. Под «лечением» понимается восстановление поврежденных связей, инъектирование трещин и их «сшивка» шпонками и шпильками, укрепление поврежденных частей – цоколя, распорных элементов и, конечно, фундаментов. Нередко необходимо устанавливать внутренний и/или наружный металлический или деревянный бандаж.

Кроме того, сооружение подкрепляется временными подкосами либо оттяжками, снабженных, как правило, тяговыми лебедками или домкратами. 

Целью выпрямления нередко бывает не полное устранение крена, а доведение его до безопасных значений.

Выпрямление сооружений проще всего выполняется опусканием более поднятой грани. Выполняется это выемкой (или вымыванием) грунта из под более поднятых граней фундамента с одновременным натягом лебедками. Так была в 1994году по проекту ООО «Региональный инженерный центр» выпрямлена угловая башня монастыря Флорищева пустынь Володарского района Нижегородской области. По такому же принципу запроектировано выпрямление колокольни церкви в с. Дубенское Вадского района Нижегородской области (работы не завершены – началась «активная фаза» перестройки и период безденежья, особенно в сфере культуры).

Уменьшение крена монастырской стены Спасо-Евфимиева монастыря в г. Суздале Владимирской области проводилось ООО «Региональный инженерный центр» вместе с противоаварийными работами – часть северо-западного  прясла обрушилась в 2003 году от крена, превысившего предельное значение – центр масс верхней части стены вышел за пределы ядра сечения. Работы также не доведены до конца – были выполнены оттяжки с анкерными сваями, полностью восстановлены конструкции боевого хода и верхней части стены, укреплены фундаменты, но недостаточно укреплена цокольная часть, почти на всю толщину поврежденная морозобойной деструкцией.

Стена келарских келий Тихвинского Богородичного Успенского монастыря (Ленинградская область) имела аварийное кирасообразное выпучивание из плоскости.  Силами ООО «Региональный инженерный центр» в 2009 году после проведения временных страховочных работ, вывешивания и частичной разборки сводов междуэтажного перекрытия выпучивание было уменьшено с 530 мм до 120мм усилием натяга нескольких ручных лебедок.

Таким образом, завершая это небольшое сообщение, желательно отметить:

1. накренившиеся колокольни, башни, главы, выпученные участки стен нужно обследовать, чтобы знать степень опасности крена или выпучивания. Лучшее решение – не устранять крен, а постараться стабилизировать его на безопасной стадии;
2. если не удается избежать операции устранения крена, то проследить правильность проведения всех предварительных и сопутствующих работ, обратив особое внимание на страховочные мероприятия, препятствующие любой возможности повреждения сооружения при проведении работ.

При необходимости выполнения работ по проектированию и устранению крена лучше всего поручить эти непростые задачи организациям, имеющим опыт их проведения, технику, работающих носителей технологии и информации, готовых делиться особенностями их выполнения.

фото 1. Угловая башня монастыря Флорищева Пустынь после проведения работ (отклонение верха достигало 950 мм при высоте башни 16 м)

фото 2,3. Колокольня в селе Дубенское Нижегородской области до проведения работ и в процессе предварительного укрепления.

фото 4. Аварийное прясло Спасо-Евфимиева монастыря в г. Суздале

фото 5. Проектное решение по усилению прясла Спасо-Евфимиева монастыря в г. Суздале. Реализовано в 2003-2004 г.

фото 6. Установка подкосов и бревенчатых анкеров к стене западного фасада келий Тихвинского Богородичного Успенского мужского монастыря.

Фото 7. Устранение выпучивания западной стены келий Тихвинского Богородичного Успенского монастыря ручными талями.