Специалисты СПбГАСУ испытывают на прочность исторические здания

Исторический, но комфортный город
Исследования исторических зданий Санкт-Петербурга проводят преподаватели и аспиранты кафедры железобетонных конструкций под руководством доцента Александра Трофимова и кафедры геотехники под руководством профессора Рашида Мангушева. Наличие большого числа исторических зданий сильно влияет на возможные пути развития Северной столицы: многие из них признаны объектами культурного наследия, и их сохранение очень важно для города. Но значительный возраст таких построек, а также деятельность человека оказывают на них негативное воздействие. Сами вертикальные деформации не так опасны для исторических домов, но неравномерные деформации способствуют разрушению конструкций, образованию трещин и в конечном итоге приводят здание в аварийное состояние. Такие неравномерные деформации обусловлены не только новым строительством, но и наличием слабых грунтов в основании фундаментов с деревянными лежнями. При этом данных для расчета и прогнозирования деформации этих зданий нет, а поэтому невозможно предугадать, что произойдет со зданием при тех или иных видах воздействия.
Чтобы знать пределы прочности здания, нужно изучить параметры его конструкций. На прочностные характеристики кирпичной кладки влияет множество факторов: особенности отдельных материалов кладки, кирпича и раствора, наличие проемов, тип перекрытия и вид перевязки кладки. 
В наше время общественное мнение разделилось: одни выступают за сохранение исторических зданий и запрет строительства новых вблизи них. Другие ратуют за развитие города и считают, что он должен быть в первую очередь комфортным для горожан. К примеру, развитие подземного пространства за счет расширения метро, строительства подземных парковок и развязок разгрузит улично-дорожную сеть. Для развития подземного пространства и нового строительства в районах исторической застройки мы и намерены разработать инструменты обеспечения безопасности исторических зданий. Результаты исследования помогут принимать решения о том, каким образом проводить работы с историческими зданиями или рядом с ними.
 

Испытание царской кладки
В рамках данного исследования запланировано несколько серий экспериментальных исследований. В первую очередь в секторе испытаний строительных материалов и изделий Испытательного центра СПбГАСУ была проведена проверка на прочность цементно-известковых растворов с разным соотношением составных компонентов (цемент, известь, песок), что позволит подобрать подходящий раствор в зависимости от прочности кирпича для воссоздания прочностных характеристик исторической кладки. В данный момент ведутся исследования, направленные на определение модуля упругости кирпича и раствора.
Первая серия лабораторных испытаний включает в себя два образца кладки с размерами 1,03×1,09×0,26 и массой 0,53 тонны, первый образец выполнен из дореволюционных кирпичей с дефектами, второй — из кирпичей без повреждений. Эта серия направлена на выявление зависимости прочности кладки от дефектов отдельных ее элементов. Образцы стенок для исследования выложены кирпичами из наружных стен доходного дома И. И. Басевича 1912 г. постройки, расположенного на Большой Пушкарской улице, 7.
В эксперименте на кладку производилось диагональное воздействие, для того чтобы создать в ее средней зоне главные растягивающие напряжения и оценить их влияние на процесс образования трещин и разрушения кладки, тем самым воссоздав напряженно-деформированное состояние кирпичной кладки при разности осадок основания. Во время испытания с помощью датчиков перемещения и прогибомеров измерялись горизонтальные и вертикальные деформации. Кроме того, велись инженерно-сейсмометрические измерения с целью определить момент образования трещин и оценить сплошность конструкции. Разрушение первого образца произошло при нагрузке 186,6 кН (19 т) от действия главных растягивающих напряжений.
Далее будет исследована зависимость прочностных свойств кладки от вида перевязки, для чего будут испытываться образцы размером 1,03×1,09×0,53 м с разной перевязкой кладки.
После лабораторных исследований планируется построить небольшое экспериментальное здание на полигоне СПбГАСУ в Красном Селе. Эксперимент рассчитан на несколько лет, но уже в ближайшие два года результаты исследования смогут внести свой вклад в дискуссию о развитии города. Разработанный в СПбГАСУ подход к изучению исторических зданий может быть масштабирован и в другие регионы, при этом набор параметров будет различаться в силу климатических условий и местного строительного материала. Это важно для сохранения объектов культурного наследия.
Пётр АЛЕКСЕЕВ, 
аспирант, ассистент кафедры 
железобетонных и каменных 
конструкций СПбГАСУ,
Иван ДЬЯКОНОВ, 
кандидат технических наук, доцент кафедры геотехники СПбГАСУ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ВЕСТНИК ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ. 9 (197) ОКТЯБРЬ 2023