Электронная библиотека
публикации о музее-заповеднике «Кижи»

Аннотация: В статье представлена история строительства и реставрации церкви Преображения Господня (1703 г.) на острове Кижи. На примере уникальной конструкции храма рассмотрена проблема несоответствия исторических конструкций современным нормам проектирования. Предложены пути решения проблемы методом проведения испытаний и получения расчетных данных.

Ключевые слова: памятники деревянного зодчества; лифтинг; предельное состояние по прочности и устойчивости; испытания нагрузок; усиление деревянных конструкций;

Summary: The article presents the history of construction and restoration of the Transfiguration Church (1703) on Kizhi Island. By the example of the unique structure of the church it shows the problem of incompatibility of historic structures with modern design standards. It provides solutions including testing and obtaining estimated data.

Keywords: wooden architecture monuments; lifting; ultimate limit state; load testing; wooden structures strengthening;

Церковь Преображения Господня входит в состав объекта Всемирного культурного наследия ЮНЕСКО «Кижский погост» (Kizhi Pogost, С544) и является особо ценным объектом культурного наследия народов Российской Федерации. [текст с сайта музея-заповедника "Кижи": http://kizhi.karelia.ru]

На первый взгляд церковь представляет собой сложный архитектурно- конструктивный памятник деревянного зодчества. Но при пристальном рассмотрении объемов церкви, её решения выстраиваются в чёткий архитектурный замысел. Основа церкви - крестообразный план, образованный центральным восьмистенным срубом - «восьмериком» с четырьмя прирубами, обращёнными по сторонам света. Сооружения подобного типа называют «восьмерик с четырьмя прирубами» или церковь «круглая о 20-ти стенном окладе» (иллюстрация 1).

Церковь одинаково красива со всех сторон света. Пирамидальную устремленность ввысь церкви придают три восьмерика, поставленные один на другой и постепенно уменьшающиеся кверху в пропорции - 18, 6 и 3 метра. Вместе с четырьмя ступенчатыми прирубами создается живописная пятиярусная композиция. Пятистенный алтарь устроен с восточной стороны. С запада к основному объёму примыкает просторная трапезная (притвор) с высоким парадным двухмаршевым крыльцом (иллюстрация 2).

Церковь срублена из сосны «насухо», то есть без прокладки мха между венцами, и увенчана 22-мя разновеликими главками, покрытыми осиновым лемехом. Главы установлены на «бочках» – кровлях криволинейной конструкции, повторяющих силуэты куполов. Преображенская церковь – произведение своего времени, отразившее стремление к особой пышности и нарядности, характерное для народной культуры России начала XVIII века.

При великом изобилии лесов дерево на Руси, естественно, являлось основным строительным материалом, и древнерусское инженерное искусство характеризуют, прежде всего, разнообразные деревянные конструкции. Вплоть до петровской эпохи плотники не знали слова «строить»: они «рубили» свои избы, хоромы, церкви и города, поэтому их и называли в летописях «рубленниками», «топорниками». Топор в руках русского плотника превращался в совершенный инструмент, при помощи которого он мог возводить великие произведения деревянного зодчества.

Общие принципы деревянного строительства в тот период были уже сформированы, свидетельство тому – устойчивость архитектурных традиций и решений, которые передавались из поколения в поколение. Здания строились «по старине», «по подобию» или «как водится». Наблюдалось постепенное совершенствование конструктивных и декоративных форм. Например, на Русском Севере в тот период существовали две церкви внешне с первого взгляда похожие, но в то же время конструктивно отличающиеся: церковь Преображения Господня 1703 года на острове Кижи и Покровская церковь 1708 года в деревне Анхимово. (иллюстрация 3) [текст с сайта музея-заповедника "Кижи": http://kizhi.karelia.ru]

Создатели замечательных памятников русской деревянной архитектуры были тесно связаны с народом, они выходили из крестьянской среды, где каждый в какой-то степени владел топором. Поэтому инженерные решения деревянных конструкций в памятниках деревянного зодчества XVIII века без предварительных чертежей и расчетов были естественны для того времени и испытаны временем. Конструктивные решения передавались из поколения в поколение, и самые прочные и надежные решения воплощались на объектах строительства. Испытания временем заменили расчеты, которые выполняются сегодня инженерами.

Одной из особенностей российской инженерной и технической деятельности XVIII века было привлечение иностранных специалистов. Технологии, в основном, импортировались из-за рубежа, оттуда же Россия активно привлекала и специалистов. Впрочем, в тот же период в России появляются ученые-самородки с мировым именем, открытия и многогранные таланты которых до сих пор поражают ученных.

Так, например, первый русский выдающийся педагог-математик Леонтий Филиппович Магницкий (1669–1739 гг.). Он родился в Осташковской патриаршей слободе Тверской губернии. «По одной версии родители его из крестьян, и фамилия его отца была Телятин, по другой версии, был родным племянником архимандрита Нектария, устроителя Ниловой пустыни близ Осташкова Тверской губернии, и потому имел доступ к церковным книгам». Будучи самоучкой, в юности он приобретал знания, «притягивая» их к себе, как магнит. Фамилия «Магницкий» была ему присвоена по указу Петра Первого, который высоко ценил ученого. В 1703 г. был издан его главный труд – «Арифметика, сиречь наука числительная» – энциклопедия математических знаний.» [1] .

Таким образом, в один год со строительством церкви Преображения в Кижской волости появился первый труд ученого «Арифметика, сиречь наука числительная». Такая закономерность является логической последовательностью развития инженерной мысли в народной среде плотников - исполнителей строительно-оборонительных сооружений и храмов.

Воскресенский деревянный собор в Коле (на Мурманском берегу), построенный в 1684 году (ныне не сохранился). Его безымянные строители были одновременно и инженерами, и архитекторами, и декораторами, умея в совершенстве пользоваться природными свойствами материала. Художественный вкус подсказывал древнерусским строителям наиболее изящные и, в то же время, наиболее простые и удобные архитектурные формы (иллюстрация 4).[текст с сайта музея-заповедника "Кижи": http://kizhi.karelia.ru]

Все примеры, которые по отрывочным данным дошли до нас, подтверждают инженерную (розмысл – старорусское название инженера) мысль русского народа, исполнителей памятников деревянного зодчества и инженерных сооружений задолго до появления математических расчетов конструкций и строительных норм. Поэтому и сегодня церковь Преображения Господня, которая, несмотря на недопустимые прогибы в балках, простояла 260 лет без современного усиления, впечатляет сложностью исполнения архитектурного облика посредством инженерно- конструктивных решений.

По дошедшим до нас сведениям, вскоре после постройки в 1703 году церкви Преображения Господня на о. Кижи, стали выполняться первые ремонтные работы из-за неравномерной усадки храма. На протяжении следующих 200 лет церковь неоднократно ремонтировалась, поновлялась (1759 г. - ремонт неба, 1818-1823 гг. - главки покрыты металлом и сруб обшит, 1866-1868 гг. - замена обшивки, ремонт фундамента, замена бревен, исправление деформаций, 1894-1895 гг. - церковь окрашена и кровли покрыты железом). Эти ремонты можно расценивать историками архитектуры по-разному, но самое главное было достигнуто - сохранение уникального памятника (иллюстрация 5).

По оценке российских и международных экспертов, реставрация памятника деревянного зодчества такой сложности и степени подлинности является первым случаем в международной практике, в связи с чем был необходим тщательный подход к проведению работ, начиная со стадии разработки концепции реставрации и проектных решений.

Вопросы усиления и укрепления сложных конструкций церкви волновали как российских, так и зарубежных ученых на протяжении последних семидесяти лет. За этот период были предложены различные проекты по сохранению церкви: от самых нестандартных и абсурдных – строительство Преображенской церкви в новом материале из дерева и даже бетона – до традиционной реставрации с усилением конструкций (иллюстрации 6, 7, 8, 9).

В основу эскизного проекта реставрации, разработанного ГП НИИ «Спецпроектреставрация» (г. Санкт-Петербург) в 1999–2001 годах, заложен метод последовательной переборки с поэтапной реставрацией памятника снизу вверх по «реставрационным технологическим поясам», условно названный «лифтингом», с использованием находящегося внутри церкви силового металлического каркаса, установленного в 1981–1983 годах, для её поярусного вывешивания (иллюстрация 10). Технологически сруб церкви разделен на семь реставрационных поясов высотой от трех до пяти метров. Каждый из поясов вывешивается на силовом каркасе с помощью домкратов независимо друг от друга для последовательной разборки и реставрации нижерасположенного пояса (иллюстрация 1). Верхние венцы нижнего пояса являются геометрической основой для сборки следующего пояса, что позволяет исправить нарушенную геометрию всего сруба в целом.[текст с сайта музея-заповедника "Кижи": http://kizhi.karelia.ru]

Силовой каркас Смирнова, установленный в 1980-х годах прошлого века внутри церкви, кроме задачи ликвидации аварийного положения церкви, был рассчитан на восприятие основных вертикальных нагрузок, а также используется для проведения реставрационных работ методом вывешивания технологических поясов церкви.

При такой технологии работ основной силуэт Преображенской церкви сохраняется в течение всего периода работ. Таким образом, важнейший экспозиционный объект в музее-заповеднике «Кижи» не исчезает из системы экскурсионного показа, и, более того, появляется дополнительный акцент экспозиционной деятельности – демонстрация реставрационного процесса.

Реставрация Преображенской церкви, являющейся доминантой объекта Всемирного наследия «Кижский погост», осуществляется с 2004 года (иллюстрация 11) и проводится поэтапно на двух площадках:

• непосредственно на погосте на приобъектной площадке с деревянной эстакадой и навесом для временного хранения демонтированных элементов;
• в реставрационном комплексе, расположенном в 2,5 км от погоста.

Эскизный проект реставрации в установленном порядке был рассмотрен на Научно-методическом совете по культурному наследию при Министерстве культуры России и рекомендован к утверждению. Письмом министерства в 2001 году была согласована рабочая документация на первый этап реставрации. Кроме того, на инженерно-конструктивные разделы комплексного проекта реставрации Преображенской церкви, включая технологическую часть проекта ведения реставрационных работ с вывешиванием конструкции церкви на внутренние силовые леса, было получено положительное заключение Главгосэкспертизы России в 2003 году.[текст с сайта музея-заповедника "Кижи": http://kizhi.karelia.ru]

Процесс реставрации был непосредственно начат в 2004 году с подготовки к реставрации, а именно со строительства реставрационного комплекса, где круглогодично, соблюдая традиционные технологии, выполняется реставрация элементов церкви после разборки очередного реставрационного пояса, а также проходят промежуточные сборки поясов до и после реставрации для анализа деформаций в поясе. Процесс реставрации, длящийся уже более десяти лет, не проходит гладко: работы приостанавливались из-за споров по технологии реставрации, а также из-за необходимости обсуждения и принятия реставрационных решений.

На данный момент выполнено более пятидесяти процентов реставрационных работ, а именно:

• отреставрированы четыре нижних технологических пояса (VII-IV пояса) церкви;
• смонтированы кровли алтарной части и бочек первого уровня глав;
• произведен частичный демонтаж конструкций лифтинга и силового каркаса;
• демонтирован III технологический пояс, проведены работы по его предварительной сборке и обследованию в цехах Реставрационного комплекса.

Этапы работ последних пяти лет представлены на фотографиях (иллюстрации 12,13,14,15).

После выполнения всех реставрационных работ и компенсационных мероприятий по укреплению и усилению конструкций церкви внутренний силовой каркас Смирнова и металлоконструкции лифтинга демонтируют. В настоящее время часть современных металлических силовых конструкций уже демонтирована, а собранная отреставрированная часть памятника (чуть более половины) стоит самостоятельно без всякой поддержки.[текст с сайта музея-заповедника "Кижи": http://kizhi.karelia.ru]

В 2015 году по решению Министерства культуры России музеем-заповедником по итогам аукциона был заключен контракт на разработку проектно-сметной документации по завершению реставрационных работ на церкви Преображения Господня Кижского погоста. Главный архитектор проекта – Рахманов В.С.

В 2016 году проект и рабочий проект были разработаны и согласованы в установленном порядке. Итогом разработки проектно-сметной документации стали 61 книга проектной, сметной и рабочей документации. Помимо собственно реставрационных работ проект предусматривает дополнительные архитектурно-археологические и научно-реставрационные исследования памятника, организацию земельного участка и меры противопожарной безопасности, усиление исторических конструкций здания, демонтаж системы лифтинга и силового металлокаркаса, восстановление элементов интерьера.

С момента включения Кижского погоста в список объектов Всемирного наследия ЮНЕСКО в 1990 году реставрация Преображенской церкви на острове Кижи находится под пристальным вниманием международных экспертов.

Одной из проблем, которая неоднократно обсуждалась ранее, является необходимость конструктивного укрепления, усиления здания. За последние 18 лет ИКОМОС постоянно давал рекомендации, которые заключаются в следующем:

а) сначала восстановить историческую структуру здания;[текст с сайта музея-заповедника "Кижи": http://kizhi.karelia.ru]

б) добиться того, чтобы оно само себя поддерживало;

в) при необходимости осуществить минимальное вмешательство в упрочнение исторической конструкции, не нарушая принципа ее работы;

г) не допустить применение новейших материалов и технологий, не прошедших достаточного испытания временем.

В соответствии с рекомендациями миссий ИКОМОС, музей самостоятельно выполнял в 2014–2015 годах мониторинг деформаций церкви после проведенных работ по реставрации. После проведения временного укрепления срубовых конструкций в 2014 году деформация более не проявлялась (иллюстрация 16). Таким образом, были выполнены рекомендации миссии ЮНЕСКО: восстановить и отреставрировать исторические конструкции церкви и позволить конструкциям памятника «работать самим» без изменения их характера и специфики.

На основании десятой статьи Венецианской хартии 1964 года, «в случае, если традиционная техника окажется непригодной, укрепление памятника может быть обеспечено при помощи современной технологии консервации и строительства, эффективность которых подтверждена научными данными и гарантирована опытом».[текст с сайта музея-заповедника "Кижи": http://kizhi.karelia.ru]

Выполнение требований механической безопасности в проектной документации должно быть обосновано расчетами и иными способами, подтверждающими, что в процессе эксплуатации здания или сооружения, его строительные конструкции не достигнут предельного состояния по прочности и устойчивости.

В нашем случае, при отсутствии требований стандартов и норм на соответствие проектных значений нагрузок на деревянные конструкции памятника требованиям безопасности объекта, его конструктив должен быть обоснован одним или несколькими способами:

• результатами исследований;
• расчетами и (или) испытаниями, выполненными по сертифицированным или апробированным методикам.

Авторам проекта реставрации хорошо известны работы Ю. В. Пискунова и Л. А. Новожилова по сохранению долговечности и надежности памятника. Эти работы анализировались и послужили отправной исходной информацией для разработки проектных решений.

Деревянная конструкция Преображенской церкви является наиболее сложной в расчетном аспекте. Это объясняется не только особенностями конструкции, но и неприспособленностью современного расчетного аппарата к расчетам исторических деревянных конструкций, а также анизотропными свойствами древесины.[текст с сайта музея-заповедника "Кижи": http://kizhi.karelia.ru]

В проекте реставрации выполнены аналитические расчеты отдельных элементов, узлов и ограниченной совокупности взаимодействующих элементов, результаты которых следует рассматривать как оценочные. Как показывают выполненные расчеты, опирание верхней части конструкции церкви на III технологический пояс с четвериковыми балками нижнего восьмерика не удовлетворяют требованиям современных норм по двум группам предельных состояний. Следовательно, механическая безопасность конструкции по расчету не обеспечена.

По современным расчетам прогибы на 9-метровых балках недопустимы, несмотря на 260-летнюю работу четвериковых балок (иллюстрация 17). С другой стороны, на протяжении почти 260-летней истории данная конструкция успешно существовала, продемонстрировав тем самым свою долговечность и работоспособность. Следовательно, согласно десятой статье Венецианской хартии, было бы неправильным исключать возможность восстановления исторической конструктивной схемы после завершения реставрации деревянных элементов. Тем не менее, следует учитывать, что на протяжении последних лет историческая конструкция существовала в ненагруженном состоянии – с опорами на металлокаркас Смирнова. «В случае получения положительного результата при пробном нагружении, признается возможность работы конструкции без дополнительного современного усиления, в противном случае выполняется усиление конструкций согласно решениям, представленным в рабочей документации.» [2]

Для того чтобы разрешить данную задачу, необходимо выполнить пробное нагружение – испытание исторической отреставрированной конструкции на эксплуатационные нагрузки по специально разработанной в рамках рабочей документации программе (иллюстрация 18). В тоже время, при посещении миссией Юнеско острова Кижи в 2015 году, международные эксперты рекомендовали выполнить испытания на новой срубленной грани в соответствии с подсчитанными нагрузками, не подвергая исторические конструкции риску при испытаниях. В соответствии с разработанным проектом и рекомендациями ЮНЕСКО, музей предлагает выполнить испытания срубленной новой грани четвериковых балок - с целью получения данных по нагрузкам на балки от вышележащих конструкций церкви и применения этих данных, как усредненных значений. Данная беспрецедентная для российского реставрационного сообщества задача поставлена в проекте для принятия решения по усилению конструктивной системы.

Данный подход обеспечивает реализацию требований действующего российского и международного законодательства в области сохранения памятников и учитывает принципы Венецианской хартии. Надеюсь, что музей ознакомит с результатами испытаний всех заинтересованных специалистов, тем самым приоткроет завесу исторических конструктивных решений в дереве XVIII века.

• [1]  https://ru.wikipedia.org/wiki
• [2]  Книга 14А-3.2 том IV часть IV «Пробное нагружение исторических деревянных конструкций III-го технологического пояса (четвериковые балки)»