Электронная библиотека
публикации о музее-заповеднике «Кижи»

Аннотация: В статье описывается методика усиления деревянных конструкций с помощью армирования (введения металлических элементов и связующего компонента) на примере реставрационных работ, выполненных на различных объектах культурного наследия.

Ключевые слова: армирование конструкций; укрепление; эпоксидно-клеевой компаунд; полимербетон;

Summary: Experience of practical application of modern technologies for wooden construction elements restoration. The article describes wooden structures reinforcement technique (introduction of metal members and a binder) by the example of restoration works performed on various cultural heritage sites.

Keywords: reinforcement; strengthening; epoxy adhesive compound; polymer concrete;

Проблема укрепления деревянных конструкций и элементов в памятниках архитектуры всегда была актуальна. Сохранение уникальной живописи и лепнины на деревянных перекрытиях при разрушении древесины в процессе эксплуатации объекта в 80-х годах стояла остро.[текст с сайта музея-заповедника "Кижи": http://kizhi.karelia.ru]

В качестве уникального опыта по укреплению деревянных конструкций и элементов с решением сложнейших задач, поставленных перед реставраторами, можно назвать работы по реставрации деревянных конструкций усадьбы Морозовых в Подсосенском переулке города Москвы в 1986 году, архитектор Д.Н. Чичагов. Архитекторы отдельных пристроек и интерьеров Ф.О. Шехтель, И.Е. Бондаренко. Интерьеры расписаны художником М.А. Врубелем.

Кессонированный потолок лестничной клетки, выполненный из штукатурного намета по дранке, доходящего до 20 см, оформлен профилированными тягами и богатым лепным декором с последующей вышпаровкой. (Фото 1, 2).

В процессе обследования деревянных балок чердачного перекрытия (сечением 300х230мм пролетом 6,5м), на одной из них была обнаружена деструктивная гниль ядровой части элемента по всей его длине. При расчистке от деструкции несущая способность деревянной балки снижалась на 20%.

Главный архитектор проекта Журин Олег Игоревич поставил задачу сохранить ценную лепнину и потолок без разборки.

После изучения литературы, знакомством с технологиями укрепления в строительстве, мною была предложена технология укрепления деревянной балки чердачного перекрытия методом «армирования». То есть в очищенную от гнили часть древесины предлагалось вставить каркас из 4-х стальных стержней периодического профиля стали А-3 ø20мм, выполнить опалубку из фанеры, приготовить эпоксидный компаунд, обезжирить поверхности всех соединяемых элементов растворителем и, залив компаунд в щель между фанерой и имеющимся отверстием в балке, связать арматуру с древесиной.[текст с сайта музея-заповедника "Кижи": http://kizhi.karelia.ru]

Компаунд состоял из эпоксидной смолы ЭД-20, пластификатора полиэфира МГФ-9, прокаленного кварцевого песка и полиэтиленполиамина.

Изучение имеющихся публикаций по этому вопросу позволило выявить основные свойства армированных деревянных конструкций – они хорошо сопротивляются длительному, многократно повторяющемуся действию нагрузок; циклическим температурно-влажностным воздействиям.

Для расчета балка была обмерена в середине пролета и по концам. Затем было определено оптимальное сечение. Далее был проведен расчет подбора арматуры и проверочный расчет армированного сечения по 2-м группам предельных состояний: по нормальным и касательным напряжениям и по изгибу.

Так как аналогов подобного армирования на тот момент не было, была изготовлена модель исследуемой балки в масштабе 1:4. Испытания статической нагрузкой проводились в лаборатории кафедры сельскохозяйственного строительства и архитектуры Владимирского политехнического института. Нагрузка прикладывалась ступенями в 2-х точках, расположенных на 1/3 пролета балки.

В процессе испытаний установлено, что разрушение балки с арматурой произошло от разрыва растянутых волокон под грузом с образованием складки в сжатой зоне в центре элемента при нагрузке 1338 кгс, что превышает расчетную в 2,5 раза.[текст с сайта музея-заповедника "Кижи": http://kizhi.karelia.ru]

Результаты испытаний позволили рекомендовать предложенный способ усиления балки чердачного перекрытия для практического применения.

В течение двух лет шли обсуждения на реставрационных советах предложенного метода укрепления (с 1986 года по 1988 год), а работу выполнили за два часа в 1988 году. (Фото 3).

Вспомнить о применении методики армирования пришлось через три года, когда в 1991 году при реставрации выдающегося памятника русской архитектуры – «Дома Пашкова» (Фото 4), созданного архитектором В.И.Баженовым в 1784-1786 гг., я предложила сохранить и усилить несущие элементы деревянных конструкций покрытия бельведера.

Бельведер представляет собой деревянную башню высотой 12 м, внутренним диаметром около 10 м, завершающую центральную часть кирпичного здания. (Фото 5).

В процессе обследования было установлено, что стропила шатровой части и горизонтальные балки полностью разрушены деструктивной гнилью и находятся в аварийном состоянии.[текст с сайта музея-заповедника "Кижи": http://kizhi.karelia.ru]

Бабка и поддерживающие ее подкосы были так же сильно повреждены на половину длины, начиная с верхнего конца, но могли быть восстановлены с использованием для этой цели стальной арматуры периодического профиля и эпоксидно-клеевого компаунда.

В проектном предложении были выполнены все поверочные расчеты, подобрана арматура и предложена опалубка в виде полимерной пленки и брезента. Мы хотели докомпановать подкосы эпоксидным компаундом не изменяя форму бревен и усилить их стальными стержнями периодического профиля диаметром 22 мм. Для этой цели были выбраны сверху и снизу в здоровой части древесины подкосов продольные пазы прямоугольного сечения, глубиной 30 мм и шириной 40 мм и в них уложены арматурные стержни. Выполнена мягкая опалубка, приготовлен эпоксидный компаунд, и осуществлена заливка его в отверстия для соединения арматуры с древесиной.

Процесс склеивания происходил при температуре 18-20ºС в течение 20-24 часов. За это время клеевое соединение достигает прочности 60-70% от конечной. На 10-й день после изготовления конструкция готова для принятия полных нагрузок и освобождения от опалубки.

Таким образом удалось сохранить уникальную деревянную конструкцию всего бельведера и восстановить несущую способность его элементов не меняя их на новые металлические конструкции. (Фото 6).

Начиная с 1992 года в памятниках архитектуры, где стояла задача сохранения деревянных конструкций и элементов, применялся метод армирования древесины стальными стержнями периодического профиля эпоксидным компаундом.[текст с сайта музея-заповедника "Кижи": http://kizhi.karelia.ru]

На каждый объект выпускался проект укрепления методом армирования, проводились конструктивные расчеты, подбор арматуры и давались технологические рекомендации по производству реставрационных работ. Затем осуществлялось их выполнение.

Перечень объектов

1993г. – Проектные и производственные работы по армированию несущих деревянных конструкций памятника архитектуры XVIII в. в Нижнем Новгороде «Дом купца Рукавишникова».

1994г. - Проектные и производственные работы по армированию несущих деревянных конструкций памятника архитектуры конца XIX в. «Нижегородская публичная библиотека».

Проектные и производственные работы по армированию несущих деревянных конструкций на памятнике архитектуры XVIII в. «Усадьба Бовэ, Музей Большого театра.[текст с сайта музея-заповедника "Кижи": http://kizhi.karelia.ru]

1995г. – Выполнен весь комплекс работ по укреплению и реставрации перекрытий и срубовых конструкций памятника архитектуры «Усадьба Хрущевых-Селезневых» в Государственном  литературном музее им. А.С.Пушкина.

1997-1998гг. – «Усадьба Одинцово-Архангельское». Ансамбль памятников истории и культуры XIX в. Главный дом. Флигель. Московская обл., Домодедовский район, п/о Одинцово-Вахромеево. (Фото 7).

Были выполнены обмеры сохранившихся конструкций, составлен проект реставрации всей кровли.

Работа по реставрации стропильных конструкций производилась двумя методами. При возможности сохранения большей части подлинного элемента применялся метод армирования и докомпановки утраченных фрагментов полимербетоном. В случае полного разрушения или утраты конструктивного элемента, вместо него изготавливался новый, по образцу сохранившегося аналогичного элемента. Благодаря выполнению комплекса реставрационных работ удалось сохранить подлинные уникальные стропильные конструкции и вернуть кровле памятника первоначальный облик. (Фото 8), (Фото 9).

2000-2002гг. – «Покровская церковь в Горицком монастыре».[текст с сайта музея-заповедника "Кижи": http://kizhi.karelia.ru]

Памятник истории и культуры XIX в. Вологодская обл., Кирилловский район. Проектные и производственные работы. (Фото 10 – 15).

2000-2007гг. – «Жилой дом купца Шикалова».

Памятник истории и культуры XIX в. Москва, Большой Дровяной пер., д. 10, стр. 1. Выполнен и в настоящее время осуществляется проект реставрации и приспособления памятника под офисы.

2000-2005гг. – «Московский архитектурный институт» (Здание бывшего Строгановского училища). Памятник истории и культуры XVIII-XIX вв., Москва, ул. Рождественка, д. 11. Выполнялись натурные исследования окраски и реставрация залов Московского архитектурного института.

2004-2007гг. – «Северо-западная башня Сумского острога» (Фото 16) и «Надвратная башня Николо-Корельского монастыря» (Фото 17). Деревянные памятники истории и культуры XVII-XIX вв., Москва, Проспект Андропова, 39. Московский государственный объединенный художественный историко-архитектурный природно-ландшафтный музей-заповедник «Коломенское, Измайлово, Лефортово, Люблино». Выполнены проектные работы и реставрационные работы. (Фото 18, 19)[текст с сайта музея-заповедника "Кижи": http://kizhi.karelia.ru]

2009-2010гг. – Памятник деревянного зодчества XVII в. – «Церковь Святого Георгия из Архангельской области» (Фото 20 – 25) для экспонирования в составе Музея деревянного зодчества под открытым небом на территории Московского государственного объединенного художественного историко-архитектурного природно-ландшафтного музея-заповедника «Коломенское».

Выполнен полный комплекс проектных работ по разработке научно-проектной документации на реставрацию памятника, авторский надзор за производством реставрационных работ.

Реставрационные работы такого масштаба по уникальным объектам можно было провести только благодаря сплоченному коллективу единомышленников  и высочайших профессионалов.