Методика организации наблюдений за деформациями зданий

В настоящее время большинство зданий, особенно памятников архитектуры, имеют трещины в несущих конструкциях (стенах и кирпичных сводчатых перекрытиях). Очень часто, такие трещины не стабильны во времени и изменяют свои линейные размеры до 1 мм и более за год. В большинстве случаев это объясняется целым комплексом причин: гниением древесины в основании; перегрузкой основания; температурными деформациями и т.д. В то же время обычно не учитывается такой фактор как грунтовые воды, уровень которых в Санкт-Петербурге обычно совпадает, или выше на 0,5 м подошвы фундаментов старых зданий. Поэтому ООО СК «Подземстройреконструкция" применяет совмещенную методику наблюдений за деформациями, которая позволяет отслеживать два или несколько факторов, влияющих на состояние здания.

На примере одного из зданий представим методику исследования зданий и прогноза их деформаций. Целью работы являлись наблюдения за деформациями здания и прогноз их дальнейшего развития.

Конструктивная схема здания Синагоги по характеру несущих конструкций и их веса состоит из трех частей (см. рис.1): массивная пространственно-жесткая (I); каркасная с наружными несущими стенами (II); пространственно жесткая (III).

Разновеликие по жесткости и весу части здания не были изначально отделены осадочными швами, поэтому более тяжелые части получили за время эксплуатации большие осадки, чем менее тяжелая средняя часть. На продольных стенах, не имеющих организованных осадочных швов на границах частей здания, образовались трещины. Устанавливаемые на трещины гипсовые маяки указывали, что деформации не затухают, но протекают неравномерно, что позволило вести речь об усилении фундаментов здания. Нивелирование по стенным осадочным маркам не дало полного представления о характере деформаций.

Сотрудниками были установлены наблюдения за основными трещинами на чердаке здания по колкам, устанавливаемым по двум сторонам трещины и замером расстояния между ними с точностью 0,01 мм. Наблюдения показали очень большую неравномерность в деформациях в точках, указанных на рис.1, однако их природа так и не была выявлена. В то же время эти наблюдения позволили сделать вывод о незначительности влияния температурных изменений окружающего воздуха.

Следующим этапом было решено связать наблюдения за раскрытием трещин с уровнем грунтовых вод вблизи объекта. Непосредственно на трещины, были установлены измерители ИЧ 10-2М. Наблюдения проводились за теми же трещинами, указанными на рис.1, при этом колки были сохранены и позволяли дублировать показания измерителей. Наблюдение за уровнем грунтовых вод велось по двум наблюдательным скважинам, расположенным в разных концах участка застройки (рис.1).

Результаты измерений подтвердили незначительность влияния температурных деформаций, тогда как при сопоставлении графика колебаний уровня грунтовых вод и изменения ширины раскрытия трещин прослеживается некоторая закономерность.

На графике (рис.2) представлена лишь часть совмещенных наблюдений за шириной раскрытия трещин и уровнем грунтовых вод (УГВ). Сплошной линией представлено изменение УГВ вблизи объекта от принятого за ²0²-начального значения (в см.), пунктирными линиями – изменения линейных размеров трещин (в мм×10^-2).

График представляет, что в целом трещины имеют тенденции к раскрытию, особенно трещины 1 и 4, и скорость деформации их достаточно велика. Это можно объяснить тем, зона сопряжения частей II и III, с конструктивной точки зрения, является наименее жесткой.

Сопоставляя результаты наблюдений за трещинами, с результатами замеров УГВ и результатами геодезических наблюдений за осадками здания можно указать на ряд совпадений:

• изменение УГВ в скважинах совпадает с изменением величины раскрытия трещин (небольшое ²отставание² можно объяснить инертностью здания);
• зависимость изменения ширины трещины от температуры наружного воздуха не прослеживается.
• порядок величин изменения ширины трещин и порядок величин осадок здания (0,3-1 мм) за одинаковый период наблюдений совпадает.

Применение выше изложенной методики наблюдений за деформациями на данном объекте, позволило сделать выводы:

• трещины делят здание на несколько отдельных блоков и выполняют функцию деформационных швов;
• основным внешним фактором, который оказывает влияние на деформации здания на момент обследования, являлось резкое колебание уровня грунтовых вод.

Поэтому рекомендовалось оформить трещины под швы с заполнением трещин эластичным материалом, а остальные трещины, которые ослабляют конструкции и снижают несущую способность - заинъецировать цементным раствором. Так же было рекомендовано обеспечить инженерными мероприятиями более равномерные колебания УГВ вблизи здания. Выполнение данных рекомендаций позволило обойтись без дорогостоящих мероприятий по усилению фундаментов здания.