автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Основы инженерной реставрации и сохранения зданий и сооружений - памятников истории и культуры - на базе экосистемного метода

На правах рукописи

Косыгин Евгений Владимирович

ОСНОВЫ ИНЖЕНЕРНОЙ РЕСТАВРАЦИИ И СОХРАНЕНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ - ПАМЯТНИКОВ ИСТОРИИ И КУЛЬТУРЫ -НА БАЗЕ ЭКОСИСТЕМНОГО МЕТОДА

Специальность 05.23.01-Строительные конструкции, здания и сооружения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Владимир—2004

Работа выполнена во Владимирском государственном университете

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Гурьев Владимир Владимирович доктор технических наук, профессор Хромец Юрий Николаевич доктор технических наук, профессор Чирков Владилен Павлович

Ведущая организация: ОАО «Владимирреставрация»

Научный консультант: доктор технических наук Цернант Александр Альфредович

Защита диссертации состоится 25 мая 2004 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 218.009.01 в Российском государственном открытом техническом университете путей сообщения по адресу: 125993, Москва, ул. Часовая, д. 22/2, ауд. 344.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат диссертации разослан_2004 г.

,рь диссертационного совета ^/f^mmae^^xm наУк> профессор //¥/ государстоепный \ /я/оирытый технический университет путей сообщения , Министерства путей сообщения ^Йч Российской

. i ¡L/tÎ^i

Б.В. Зайцев

^îiOw-ITli

SNIflpj

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Памятники истории и культуры (ПИиК) — здания-памятники и сооружения, старые кварталы, исторические города и центры - являются национальным достоянием, мировым культурным наследием, средством утверждения вечных ценностей в созданной в результате инженерно-строительной деятельности среде обитания Человека.

Сохранение памятников истории и культуры является одной из важнейших междисциплинарных научных проблем, решение которой относится, прежде всего, к компетенции архитектурно -строительных наук. В ее решении большую роль играют методология, достоверность оценки физического состояния конструкций, материалов зданий и сооружений и среды их размещения, определение причин его изменения, точность прогнозирования остаточного ресурса, обоснованность выбора сценариев управления параметрами состояния на разных стадиях жизненного цикла ПИиК. Зачастую принимаемые решения по текущему содержанию (техническому обслуживанию) и ремонтно-реставрационным работам (РРР) не являются комплексными, не обеспечивают сохранение и восстановление свойств оригинальных материалов, оптимизацию технических решений по усилению конструкций и оснований реставрируемых сооружений, сохранение первоначального архитектурного замысла оригинала, гармонизацию исторического и нового ландшафтов.

Разнообразие причин изменения облика ПИиК наряду с множеством сочетаний воздействий на конструкции и материалы зданий и сооружений делает попытки создания унифицированных «рецептур» конструктивных решений, приемов и технологий реставрационных работ непродуктивными, а иногда и вредными. История реставрационных работ изобилует свидетельствами противоречий и ошибок, являющихся следствием недооценки либо инженерного, либо архитектурно-художественного аспектов проблемы. Преодоление диалектического противоречия между ними является одной из методологических проблем строительной науки. Становление и развитие научно обоснованных взглядов на сущность и цели инженерной реставрации (ИР) ПИиК напрямую зависят от уровня овладения современными достижениями системологии при разработке, принятии и реализации конструктивно-технологических и организационно-управленческих решений. Отсутствие системного подхода к решению отдельных (локальных) реставрационных задач, хотя и имеет объективную мотивацию аварийным состоянием реставрируемых объектов, зачастую лишь усугубляет противоречия в системе основных принципов сохранения памятников культуры.

Несмотря на то, что проблеме сохранения и реставрации ПИиК во всем мире уделяется огромное внимание, о чем свидетельствует создание спе-

циальных программ и органов ЮНЕСКО под эгидой ООН, сложившаяся практика инженерной реставрации ПИиК у нас в стране носит, в основном, фрагментарный характер, недостаточно ориентирована на конечные цели, не имеет системно сформулированных критериев оценки и, в итоге, не обеспечивает оптимальной результативности реставрационно-строитель-ных работ.

Развитие теории и практики сохранения архитектурного наследия в России привело к становлению взгляда на памятники истории и культуры, как на составную часть экологического комплекса. Соответственно, в последние годы получил развитие системотехнический подход к решению проблемы сохранения памятников истории и культуры, основанный на применении понятия «природно-техническая система (ПТС)». Выявление закономерностей взаимодействий антропогенных и природных компонентов ПТС ПИиК на различных уровнях их пространственной организации и на различных стадиях жизненного цикла позволило разрабатывать и реа-лизовывать эффективные сценарии управления их физическим состоянием. Такие сценарии базируются на сочетании традиционных архитектурно-художественных и инженерных методов реставрации конкретных ПИиК и современных высоких технологий. Это обстоятельство предопределило пути поиска новых подходов к определению и формулированию целей и задач инженерной реставрации, методов и сценариев их решения.

Целью диссертационной работы является разработка научной концепции инженерной реставрации и сохранения зданий и сооружений - памятников истории и культуры - на базе экосистемного метода, создание сопутствующего методического и программного аппарата, обеспечивающего комплексную безопасность при оптимальных затратах ресурсов, и практическая реализация новых сценариев управления на основе научно обоснованных системотехнических решений ремонтно-реставрационных работ в специфических условиях центрально-российского региона.

Методологическую основу исследований составляют:

- современные теории и концепции сохранения архитектурного наследия;

- системно-целевой подход к решению комплексных, научно-технических проблем;

- современные научные основы системологии (системотехники), методы геоинформационных технологий, теории управления, экологии, инженерной геологии, механики грунтов, строительной механики, материаловедения, математического и физического моделирования, включая лабораторные, стендовые и натурные эксперименты;

- методы статистического анализа, в том числе экспертных оценок, а также элементы теории управления рисками.

На защиту представлены:

- научная концепция инженерной реставрации и сохранения ПИиК, включающая элементы теории и основы инженерных методов расчетов при проектировании и реализации технических решений по реставрации ПИиК на базе методологических принципов экоси-стемного подхода;

- концепция и методы решения инженерных задач геоэкологического мониторинга литосферной компоненты объектов - архитектурного наследия, как ПТС;

- методологические принципы комплексных инженерно-археологических исследований зданий-памятников с учетом их взаимодействий с окружающей средой;

- методики математического моделирования, диагностики и прогноза состояний компонентов ПИиК на различных стадиях их жизненного цикла;

- методы и способы укрепления древних белокаменных конструкций на основе применения модифицированных известково-песчаных растворов.

Основные научные положения:

1. Ключом к решению проблемы сохранения объектов культурного наследия является разработка и применение новой научной концепции инженерной реставрации, включающей базовые- теоретические- положения (элементы теории), методологические основы обследований, программные средства для расчетов при проектировании и систему технических решений при выполнении ремонтно-реставрационных работ на конкретных объектах ПИиК, рассматриваемых в качестве специфических многокомпонентных природно-технических систем (ПТС).

2. Методология принятия оптимальных решений по реставрации созданных в результате архитектурно-инженерно-строительной деятельности Человека при его взаимодействии с Природой ПИиК должна базироваться на основных принципах экосистемного метода, рассматривающего объекты инженерной реставрации по итерационной схеме одновременно на пяти сопряженных иерархических уровнях их пространственной организации: архитектурно-ландшафтный комплекс<-♦ сооружение «-» конструкции <-» изделия (соединения) «-» материалы в качестве объектов управления на всех стадиях их жизненного цикла: проект - строительство - эксплуатация-реконструкция (реставрация).

3. В инженерно-строительной практике принятие конкретных решений по реставрации достаточно осуществлять на трех сопряженных иерархических уровнях дерева целей управления: локальном (материалы, изделия), объектном (конструкции, сооружения) и региональном (архитектурный

комплекс, ландшафт). На каждом из них необходимо учитывать взаимодействия всех компонентов ПТС: атмосферы, литосферы, гидросферы, биосферы и техносферы.

4. Основой обеспечения информационной безопасности при принятии управленческих решений по инженерной реставрации и сохранению памятников истории и культуры является технология многоуровневого мониторинга, построенная на системе интегрированных показателей и систем прогноза, позволяющая сочетать экосистемный и средовой подходы. При последовательном решении практических задач инженерной реставрации, осуществляемых по итерационной схеме на трех сопряженных подуровнях: сооружение, конструкция, материал, необходимо определять на каждом из них свои ограничительные функции по условиям обеспечения требований комплексной безопасности и устойчивого развития.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- разработана новая научная концепция реставрации ПИиК, включающая элементы теории и инженерные методы экосистемного управления взаимодействием техногенных и природных компонентов ПТС ПИиК при проектировании и реализации конкретных сценариев реставрации и сохранения ПИиК;

- впервые введено новое понятие «инженерная реставрация зданий и сооружений - памятников истории и культуры», определены ее основные цели и задачи, обоснованы направления совершенствования существующей практики инженерной реставрации на основе экоси-стемного подхода и применения достижений смежных научных дисциплин, в том числе средств и методов современных информационных технологий;

- разработана методика инженерно-археологических исследований и раскрыта сущность нового научного направления «инженерная археология»; впервые в практику реставрационных работ внедрены методы комплексных инженерно-археологических исследований на ряде объектов, в частности по собору Рождества Богородицы в г. Суздале (1994 - 1995 гг.), Рождественском соборе в г. Владимире (1997 - 1999 гг.);

- разработана комплексная специализированная (проблемно ориентированная) программная система для конечноэлементного анализа и расчета оснований и несущих конструкций объектов реставрации, оценки их прочности, деформативности и устойчивости в сложных условиях, в том- числе при динамическом воздействии различных источников, например транспортных средств, и с учетом геометрической и физической нелинейностей материалов конструкций и грунтов оснований и прилегающих геомассивов;

- впервые на уникальных объектах архитектурного наследия Владимирской области созданы и внедрены системы геоэкологического мониторинга ПИиК с использованием численных методов расчетов параметров состояния и прогноза их изменений при различных взаимодействиях, которые дали успешные результаты, в частности, по противооползневой защите сооружений Спас-Евфимиевского и Васильевского монастырей в г. Суздале (1994,1995 гг.).

- разработаны новые методы укрепления и консервации древних каменных конструкций на основе учета физико-химических связей и научно обоснованных представлений о подлинности ПИиК; впервые эти методы успешно применены на памятниках белокаменного зодчества Владимирской области;

- на основе экосистемного метода создана региональная нормативная база выработки и принятия системно ориентированных конструктивных и организационно-технологических решений (СОКОТР) для управления сохранением ПИиК на различных уровнях иерархии пространственной организации ПТС ПИиК: ландшафт -архитектурный ансамбль - сооружение - конструкция (грунтовое основание) — материал и на различных стадиях ее жизненного цикла: эксплуатация - исследование - проектирование - инженерная реставрация - эксплуатация.

Практическая значимость. В результате проведенных исследований разработан и применен в практике инженерной реставрации в пределах Золотого Кольца центрально-российского региона комплекс теоретических положений и практических инженерных методов, составляющий новую научную концепцию инженерной реставрации ПИиК и представляющий собой логически и иерархически выстроенный, формализованный методический и программный аппарат для решения широкого круга научно-исследовательских, изыскательских, проектных, производственных и управленческих задач по сохранению недвижимых памятников истории и культуры. Использование результатов исследований создало предпосылки системного подхода к сохранению и инженерной реставрации ПИиК, коренному улучшению дел в реставрационном строительстве за счет повышения технологической и экологической культуры реставрационных работ, качества подготовки высококвалифицированных кадров реставраторов.

Достоверность полученных результатов исследований подтверждается:

применением разработанных методов в реальном проектировании и при производстве реставрационных работ на 57 объектах архитек-

турного наследия, в том числе на семи объектах, включенных в список Всемирного наследия ЮНЕСКО;

- хорошей сходимостью результатов исследований, полученных разными методами, экспериментами и практикой, обоснованными прогнозами оползней и их последствий на примере Спас-Евфимиевского монастыря в г. Суздале;

- включением основных рекомендаций, вытекающих из приведенного исследования, в краткосрочные и долгосрочные программы сохранения и реставрации памятников архитектуры Владимирской области;

широкой публикацией материалов исследований, в том числе в центральных издательствах и апробацией работы на различных уровнях.

Апробация работы. Внедрение. Основные положения диссертации докладывались на научной конференции «Проблемы исследования памятников истории, культуры и природы Европейской России» (г. Нижний Новгород, 1995 г.), на Российской научно-технической конференции по механике грунтов и фундаментостроению (г. Санкт-Петербург, 1995 г.), на международном полевом семинаре по итогам архитектурно-археологического изучения памятников Золотого Кольца России (г. Владимир, 1999 г.), на первом международном научно-практическом симпозиуме «Природные условия строительства и сохранения храмов Православной Руси» (г. Сергиев Посад, 2000 г.), на научной конференции «Суздальский Спасо-Евфимиевский монастырь в истории и культуре России» (г. Владимир - г. Суздаль, 2002 г.), на втором международном научно-практическом симпозиуме «Природные условия строительства и сохранения храмов Православной Руси» (г. Сергиев Посад, 2003 г.) и других.

Основные положения и результаты проведенных исследований докладывались и получили признание на 19 международных научно-технических конференциях и симпозиумах, 10 всесоюзных и всероссийских научно-практических конференциях, 8 региональных конференциях.

Результаты исследований, позволившие решать важные научно-технические задачи, использованы при реставрации подлинных архитектурных шедевров, таких как:

- собор Рождества Богородицы в г. Суздале (в списке Всемирного наследия ЮНЕСКО),

- Дмитриевский собор в г. Владимире (в списке Всемирного наследия ЮНЕСКО),

- Успенский собор в г. Владимире (в списке Всемирного наследия ЮНЕСКО),

- Покровская церковь Спасо-Преображенского монастыря в г. Муроме,

- Георгиевский собор в г. Юрьев-Польском,

- Рождественский собор в г. Владимире,

- Крепостные стены Спас-Евфимиевского монастыря в г. Суздале (в списке Всемирного наследия ЮНЕСКО),

- Сооружения Покровского монастыря в г. Суздале (в списке Всемирного наследия ЮНЕСКО),

- Архиерейские палаты в г. Суздале (в списке Всемирного наследия ЮНЕСКО),

- Собор Бориса и Глеба в с. Кидекша Суздальского района (в списке Всемирного наследия ЮНЕСКО) и других.

Предложенные автором методы и экосистемный подход к инженерной реставрации памятников архитектуры положены в основу целевых региональных программ по сохранению и использованию ПИиК Владимирской области, в частности, «Сохранение памятников белокаменного зодчества», «Реконструкция исторических городов», «Возрождение русской усадьбы», «Возрождение монастырей».

В целом совокупность разработанных и выносимых на защиту положений представляет собой, по мнению автора диссертации, научную концепцию решения важной проблемы сохранения и инженерной реставрации ПИиК на региональном уровне, имеющей большое социально-экономическое и гуманитарное значение.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 70 работ, в том числе пять монографий, авторское свидетельство на программную систему, три патента на изобретения. Разработаны 192 научно-технических проекта инженерной реставрации и отчета о научно-исследовательских и научно-практических работах.

Личный вклад автора заключается в постановке и решении сформулированных в диссертации проблем и задач в качестве ответственного исполнителя, руководителя научно-исследовательских и научно-проектных работ инженерной реставрации ПИиК Владимирской области и ряда других регионов Центральной России, выполненных в рамках госбюджетных и хоздоговорных работ Владимирским государственным университетом, научно-производственной фирмой «Поиск», научно-производственной фирмой «Тектоника» в 1990 - 2004 годах. Все представленные на защиту научные положения и выводы по результатам получены автором лично.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы, включающего 182 наименования. Объем работы составляет всего 477 страниц машинописного текста (347 стр. основного текста), в том числе 64 рисунка, 24 таблицы и 5 приложений (в отдельном томе).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава посвящена историческому обзору и анализу современного состояния теории и практики сохранения и реставрации ПИиК, определению целей и задач исследования, основных понятий и терминологии. Рассмотрены конкретные примеры реставраций по работам отечественных ученых: А.С. Алтухова, В.И. Балдина, А.Д. Варганова, Б.Ф. Вологодского, Н.Н. Воронина, И.Э. Грабаря, П.Н. Максимова, Е.В. Михайловского, Л.А. Петрова, С.С. Подъяпольского, Т.М. Постниковой, О.И. Пруцына, Ш.Е. Ратия, В.П. Синякова, А.В. Столетова, Я.Н. Трофимова, внесших значительный вклад в становление и развитие науки и практики реставрационных работ в России.

Теоретические аспеты сохранения ПИиК, реставрационной, архитектурной и инженерно-строительной деятельности, а также их экологические и культурологические аспекты исследованы по работам Б.С. Истомина, Д.С. Лихачева, Н.Н. Никонова, Е.М. Пашкина, П.М. Саламахина, А.Н. Те-тиора, А.А. Цернанта, чьи труды позволили создать методологию общего системного подхода к решению проблем управления качеством создаваемых и функционирующих сооружений, как объектов инженерно-строительной деятельности.

Рассмотрены в системной постановке вопросы информационного обеспечения оценки состояния сооружений, конструкций и материалов ПИиК, необходимых и достаточных для выработки и принятия решений о необ-хомимости и целесообразности реставрации конкретных ПИиК. В частности, изучены труды, посвященные диагностике технического состояния зданий и сооружений, ученых: И.В. Аксеновой, Э.Л. Базарова, Г.Б. Бессонова, Л.Я. Бурака, В.А. Виноградова, О.Е. Вязкова, Э.М. Генделя, А.Г. Гиндояна, И.М. Гуськова, Н.П. Зворыкина, Б.С. Касаткина, Б.М. Колотил-кина, А.Ф., Копполова, В.Я. Кузнецова, О.В. Лужина, А.А. Никифорова, В.О. Подборской, Е.В. Полякова, Г.Т. Попова, А.Г. Ройтманом, И.В. Тру-фановой, В.Н.Чиркова, L. Smit, R.B. White и др.

Проведенный анализ позволил сделать следующие выводы, определившие основные задачи исследований:

1. Как осознанное и систематическое устремление людей к сохранению памятников культуры, имеющих, как правило, культовое значение, реставрация уходит корнями в глубины тысячелетий. Однако, как научное направление в области инженерно-строительной деятельности, сохранение и реставрация архитектурного наследия сформировалось лишь в середине двадцатого столетия. В последние десятилетия на практике используются теории и методы стилистической, археологической, фрагментарной и целостной реставрации.

Отличительной особенностью современного состояния теории и практики реставрации является недооценка инженерных аспектов проблемы в системной постановке. В практике реставрационных работ имеется множество примеров, когда отсутствие научно обоснованного системного подхода к выбору и обоснованию инженерных методов и средств реставрации приводит к нарушению целостности, сущности и смысла реставрационных работ, становясь причиной дестабилизации природно-технической системы ПИиК и ускорения их деградации.

2. В современной практике сохранения архитектурного наследия можно выделить два основных направления реставрации: историко-художественное (архитектурное) и инженерное. Первое, сродни искусству, рассматривает верхние уровни иерархии системы и в меньшей степени поддается формализации и моделированию. Тогда как разработка и уточнение основных принципов и методов инженерной реставрации обуславливаются, прежде всего, возможностями, связанными с появлением новых информационных технологий, численных методов расчетов напряженно-деформированного состояния и прогноза динамики физико-механических свойств материалов строительных сооружений, эффективностью и доступностью средств вычислительной техники, новыми строительными материалами и технологиями.

3. Инженерную реставрацию ПИиК можно определить как научно обоснованный, своевременно проводимый комплекс ремоитно-консервационно-восстановительных работ, направленных на восстановление и сохранение памятника с учетом былого облика и всех видов взаимодействий с окружающей средой.

4. В инженерной реставрации ПИиК важную роль играет оценка технического состояния конструкций, материалов зданий и сооружений, окружающей среды, а также выявление причин их изменения. При этом на первый план выходят проблемы создания и применения эффективных систем инженерного контроля, технической диагностики, оценки прочности, де-формативности и устойчивости конструктивных частей и всего сооружения в целом, техники и технологии реставрационных работ, применения соответствующих строительных материалов с учетом максимального обеспечения подлинности реставрируемых объектов.

5. Вследствие техногенных нарушений ландшафтов и загрязнения окружающей природной среды, усугубляемых социально-экономическими причинами, проблема сохранения, восстановления и реставрации ПИиК особенно актуальна в Центральной России. Большинство дошедших до нашего времени ПИиК Золотого Кольца выполнены из каменных конструкций, особое место среди которых занимают памятники белокаменного зодчества Древней Руси. Поэтому разработка материалов, способов и тех-

пологий для их укрепления и консервации находятся среди первоочередных задач реставрационной науки.

6. Одной из основных причин ухудшения состояния памятников архитектуры и других ПИиК является влияние грунтовой среды и, прежде всего, изменения гидрогеологических условий, которые в своей основе носят не только локальный, но и глобальный характер, проявляясь на всех уровнях рассматриваемых ПТС (мега-, макро-, мезо-, мини-, микроуровнях).

7. В ряду основных проблем инженерной реставрации стоят естественное старение памятников (физическое выветривание, коррозия, деструкция материалов), изменение условий природной (загрязнение воды, грунта, воздуха) и социальной (снижение уровня культуры, повышение социальной напряженности) среды, несовместимость современных материалов и технологий с древними (проблема подлинности), ресурсосбережение.

8. Современное состояние сохранения и реставрации объектов архитектурного наследия следует рассматривать как этап перехода от накопления количества информации к новому качеству ее анализа, теоретических обобщений и практических выводов на основе системного подхода. Развитие теории и практики сохранения культурного наследия закономерно привело к становлению взгляда на ПИиК как на часть экологического комплекса.

9. Указом Президента РФ от 01.04.96 г. Россия присоединилась к концепции устойчивого развития. Однако устойчивое развитие может стать реальностью только при возрастании значения и роли Науки в выработке, принятии и реализации научно обоснованных безопасных локальных и глобальных сценариев развития, основанных на принципах гармонизации отношений Человека с Природой и человеческих отношений в Обществе. Решение проблемы сохранения и объединения новых и старых традиции и достижений в области культуры и техники только одними социальными или техническими средствами решить невозможно. Необходимо учитывать все аспекты взаимоотношений в системе «Человек - Общество -Техника -Природа» с позиций современной науки системологии.

На основании вышеизложенного определены основные цели исследований:

1. Разработка концепции инженерной реставрации (предмет исследований), основанной на рассмотрении ПИиК (объект исследований) как специфических ПТС, включающей базовые теоретические положения, методологические основы расчетов и проектирования.

2. Выявление задач и разработка основных методических положений инженерно-археологических исследований, а также элементов теории и инженерных методов экологического мониторинга ПИиК.

3. Анализ, обобщение, модификация и адаптация методов численных расчетов и оптимального проектирования конструкций к задачам инженерной реставрации сохранения ПИиК.

4. Разработка алгоритмов и программ расчета грунтовых оснований памятников архитектуры на основе корректных математических моделей, оценки их прочности и устойчивости при статическом и динамическом воздействии с учетом нелинейных зависимостей, учитывающих длительность процессов термодинамической стабилизации геотехнических подсистем ПИиК.

5. Проведение исследований (методами математического моделирования) грунтовых оснований объектов реставрации в экстремально сложных условиях: ослабленных деревянными стойками и лежнями, при динамическом воздействии транспортных средств, на склонах с учетом пространственно-временной, в том числе межсезонной, изменчивости физико-механических свойств грунтов.

6. Совершенствование методов и технологий укрепления древних каменных конструкций на основе современных представлений о физико-химических закономерностях изменения их свойств, в том числе создание новых технологий восстановления памятников белокаменного зодчества на основе применения модифицированных известково-песчаных растворов (МИПР).

7. Разработка на базе экосистемного метода научных основ и практических методов инженерной реставрации и сохранения зданий и сооружений - памятников истории и культуры, пригодных для решения практических задач при исследовании, проектировании и производстве рёмонтно-реставрационных работ в природно-климатических условиях центральной России.

Во второй главе анализируются природно-технические системы и их разновидность - экосистема «объект реставрации - среда» (ЭС «ОРС»), определяемая как единый комплекс во всей сложности взаимосвязей включенных в него элементов, обменивающихся между собой веществом, энергией и информацией (рис. 1).

Формулируются экосистемные принципы инженерной реставрации ПИиК в развитие исследований, выполненных А.А. Цернантом (1998 г.) при решении задач инженерно-строительной деятельности применительно к объектам транспортного назначения.

Исторические природно-технические системы «объект реставрации -среда», как показывает многовековой опыт их сохранения, относятся к классу самоорганизующихся систем с учетом деятельности человека. Поэтому, по крайней мере, можно поставить под сомнение правомерность трендового прогноза по эволюционному сценарию, по которому нас ожи-

дает постепенное исчезновение памятников. История архитектурного наследия свидетельствует о том, что при отсутствии преднамеренного уничтожения памятников архитектуры они могут сохраняться на протяжении тысячелетий даже в сложных природных условиях. Для этого необходимо контролировать и управлять параметрами их состояния на всех стадиях жизненного цикла.

Рис. 1. Система «объект реставрации - среда»

Методы решения системотехнических задач инженерной реставрации памятников истории и архитектуры базируются на выявлении и последовательном разрешении диалектических противоречий (ключевых проблем) взаимодействия между компонентами ПТС на каждом из сопряженных уровней иерархии их пространственной организации и целей управления. К ключевым проблемам инженерной реставрации можно отнести достоверность оценки и прогноза изменений гидрогеологических и атмосферных условий среды, физическое и моральное старение памятников, подлинность, изменение функционального назначения объектов и застройку территорий с разрушением архитектурного облика исторических ландшафтов, несовместимость современных и древних материалов и технологий, а также старого и нового архитектурных образов, ресурсосбережение при производстве реставрационных работ и другие.

На рис. 2 представлена структурно-логическая блок-схема решения ключевых проблем реставрации. Принципиальная блок-схема экосистем-

ного метода управления ПТС применительно к ЭС «ОРС» приведена на рис. 3.

Таким образом, экосистемный метод инженерной реставрации недвижимых памятников истории и культуры включает:

1. Рассмотрение архитектурного наследия как части экологического комплекса, что стало необходимым из-за ускорения динамики протекающих в нем процессов, с одной стороны, и длительностью жизни памятника, - с другой, из-за чего по сравнению с современными сооружениями влияние факторов экологического риска на памятник архитектуры многократно возрастает.

2. Представление объекта реставрации в виде природно-технической системы ЭС «ОРС» в трех аспектах: структурно-иерархическом, диалектическом и кибернетическом.

3. Выбор из множества - ограниченного количества ранжированных факторов наибольшего риска для конкретного памятника в определенный промежуток времени, организация мониторинга по наиболее значимым выбранным параметрам, прогноз состояния памятника и на этой основе управление реставрацией и сохранением ПИиК.

4. Выбор на основе системотехнического анализа из множества возможных методов и средств технической диагностики состояния памятника минимального, эффективного и доступного набора, отвечающего решению задач инженерной реставрации.

5. Выбор и разработку методов и направлений исследований, востребованных практикой инженерной реставрации, среди которых:

- инженерно-археологические исследования ЭС «ОРС»;

- геотехнический мониторинг ЭС «ОРС»;

- численные методы моделирования, расчета и прогноза состояния грунтовых оснований и фундаментов ЭС «ОРС»;

- укрепление древних каменных конструкций.

6. Иерархию как объектов реставрации, так и решений ключевых задач управления сохранением недвижимого культурного наследия с переходом от их естественного отбора к искусственному на основе современных информационных технологий. Задача управления заключается в том, чтобы при научно обоснованных ограничениях на параметры состояния компонентов ЭС «ОРС» из условий обеспечения термодинамического, экологического и социального равновесия минимизировать ресурсоемкость (время, труд, материалы, энергию, финансы), не нарушая сбалансированности всех компонентов природно-технической системы как в глобальном, так и в локальном масштабах.

7. Переход в реставрационной теории от поиска ответов на вопросы: что, в каких формах и стилях восстанавливать и реставрировать к рассмот-

Рис. 2. Структурно-логическая блок-схема решения ключевых проблем

Рис. 3. Принципиальная блок-схема экосистемного метода управления ЭС «объест реставрации - среда»

рению вопросов, не отрицая первых: как это сделать наиболее рациональным и гуманным путем, какие при этом использовать средства, методы, материалы и технологии? Тогда методологически иерархию природно-технических систем достаточно ограничить пятью уровнями: локальным, объектным, ландшафтным, региональным (национальным), глобальным. В каждом из них можно выделить пять компонентов: атмосферу, литосферу, гидросферу, биосферу, техносферу. При этом последовательное решение практических задач инженерной реставрации необходимо осуществлять на трех сопряженных подуровнях их пространственной организации: сооружение, конструкция, материал, формулируя на каждом из них свои ограничительные функции.

8. Главный принцип управления деятельностью по сохранению памятников архитектуры (ЭС «ОРС») - принцип адекватности, - основанный на результатах выявления причин их дестабилизации, не позволяет «навязать» системе решение без анализа причинно-следственных связей событий, приведших ее (систему) к нарушению равновесия. Решение должно быть выработано в строгом соответствии с вызвавшими его причинами.

9. Цели управления инженерной реставрацией ПИиК ЭС «ОРС», определяемые критериями качества, которые группируются в две триады: I -прочность, устойчивость, стабильность, II - функциональность, комфортность, эстетичность, сводятся к обеспечению безопасности среды обитания в целом и объектов реставрации в частности. Генеральной целью управления состоянием экосистемы «объект реставрации - среда» является сохранение, т.е. обеспечение гомеозтаза (динамического равновесия) при циклических изменениях параметров состояния компонентов ПТС.

Предложенные основные принципы экосистемного метода применимы как к объекту исследований - памятники истории и культуры, так и предмету исследований - инженерная реставрация ПИиК (исследования, изыскания, мониторинг, моделирование, прогноз, проектирование, ремонтно-реставрационные работы).

В третьей главе рассмотрены теоретические основы, задачи и методы экологического мониторинга (ЭМ) недвижимого культурного наследия с точки зрения экосистемкого подхода. При этом под мониторингом понимается не только регистрация отдельных параметров состояния ЭС «ОРС», но и управление им на основе обеспечения информационной безопасности. Экологию нельзя ограничивать только задачами сохранения природной биологической среды. Для жизни человека не менее важна среда, созданная культурой его предков и им самим. В последние годы памятники архитектуры, как и другие недвижимые объекты культурного наследия России, все более становятся «жертвами экологической агрессии» современного

индустриального производства, урбанизации и других антропогенных и естественных природных факторов.

Анализ тенденций развития систем охраны ПИиК в мире показывает, что мониторинг приходит на смену методам «статичного» учета, как более высокая ступень научно-практической деятельности в сфере их охраны. Экологический мониторинг - задача многоаспектная, требует междисциплинарного подхода.

В общем виде технологию организации экологического мониторинга (ЭМ) можно представить в виде схематического алгоритма

состоящего из последовательности следующих процедур:

- процедура «А» - выбор и ранжирование системы ценностей, в том числе методом экспертных оценок;

- процедура «О» - изучение структуры объекта и построение соответствующей модели;

- процедура «8» - выбор направлений и способов управления;

- процедура «М» - разработка системы мониторинга объекта на определенный промежуток времени.

При этом число учитываемых факторов риска на каждом этапе мониторинга процедуры «М» (идея-гипотеза, предварительные исследования, инженерные изыскания, архитектурное и инженерное проектирование, производство работ, эксплуатация) уменьшается до некоторой оптимально-минимальной величины в период эксплуатации объекта.

Таким образом, экологический мониторинг недвижимого культурного наследия в общем случае предусматривает фиксацию и анализ динамики состояния объектов по многочисленным параметрам (факторам риска) и может включать большое количество методов и средств из многих отраслей знания (технических, физических, химических, биологических," социальных и т.д.). С точки зрения инженерной реставрации определяющими и интегрирующими являются параметры, характеризующие деформационные процессы и состояние конструкционных материалов объекта. Поэтому для решения задач инженерной реставрации в экологическом мониторинге и диагностике состояния экосистемы «объект реставрации - среда» наиболее значимы (рис. 4):

- инженерно-археологический мониторинг;

- геотехнический мониторинг (ГТМ) деформаций и состояния конструкций ЭС «ОРС»;

- численные методы моделирования, расчета и прогноза состояния ЭС «ОРС»;

метод экспертных оценок.

Рис. 4. Экологический мониторинг ЭС «ОРС»

Представленная классификация ЭМ памятников архитектуры, во-первых, относится к аспектам инженерной реставрации, а во-вторых, отражает лишь самые значимые параметры их состояния, но в то же время достаточные для выработки системно ориентированных решений по их сохранению.

Начиная с 1992 года под руководством автора организованы системы ЭМ и ГТМ в изложенной постановке на многих исторических объектах Владимирской области.

Данная работа позволила контролировать ситуацию по сохранению уникальных объектов, прогнозировать ее развитие, принимать упреждающие и адекватные (а, следовательно, наименее затратные) меры стабилизирующего характера. Доказательством этого является прогноз и ликвидация последствий оползней у Спас-Евфимиевского и Васильевского монастырей, осуществление противоаварийных работ на Рождественском соборе и Архиерейских палатах Суздальского Кремля, выполненных при участии автора в 1995 - 2002 годах.

Инженерная археология, как составляющая экологического мониторинга, изучает строительное искусство исторических эпох в органической связи с технической и социально-экономической историей по остаткам строительных материалов, конструкций и других археологических предме-

тов, сохранившихся в культурном слое подземной среды недвижимых памятников истории и культуры.

Обобщая первый опыт инженерно-археологических исследований, выполненных на Рождественском соборе в г. Суздале, Борисо-Глебском соборе в с. Кидекша, на сооружениях Спасо-Евфимиевского монастыря в г. Суздале, Надвратной церкви Троицкого монастыря в г. Муроме, Рождественском соборе в г. Владимире, в диссертации обозначены основные положения инженерно-археологических изысканий исторических памятников по организации, методам и средствам научных исследований.

Экосистемный подход позволяет выделить в качестве косвенного интегрального индикатора технического состояния памятника изменение его геометрии: размеров в плане, по высоте, крены, прогибы и т.д., что характеризуется изменением пространственного положения отдельных конструкций и их узловых точек, т.е. деформациями.

Из всего многообразия параметров, характеризующих экосистему «ОРС» и методов технической диагностики ее состояния, необходимо определить минимальный, общедоступный и дешевый комплекс по контролю и анализу доминирующих процессов, воздействующих на памятник. Таким комплексом мер контроля и анализа может стать геотехнический мониторинг деформаций ЭС «ОРС», включающий две взаимосвязанные части:

- инструментальные, прежде всего геодезические, наблюдения и их анализ с последующим численным моделированием напряженно-деформированного состояния конструкций и оснований с использованием ЭВМ;

- визуальные исследования (деформационные съемки и фотофиксация)

При математической обработке и моделировании происходящих деформаций в диссертации используются как аналитические, так и численные методы, в частности сплайн-аппроксимация. На рис. 5 представлен график вертикальных перемещений деформационных марок на крепостной стене Спас-Евфимиевского монастыря в г. Суздале.

Линии тренда и прогноза перемещений на графике (рис. 5) получены исходя из выражений:

Г = -33,5031 1п (х) + 12,476 (2)

У - -27,79811п (х) + 22,851 (3)

Примененная программа сплайн-аппроксимации, интерполяции и экстраполяции

а) выполняет вычисление коэффициентов кубического сплайна:

(4)

б) осуществляет интерполяцию с использованием кубического сплайна

хе[х,,хп] (5)

в) реализует линейную экстраполяцию, если х 0 [ X/, х„], предполагая, что наклон линейного участка /' (х) равен первой производной сплайн-функции:

— в точке (XI, у{), если.* < X/,

- в точке если

ЗОг 20 Ю 0 -га м | I -30 | -40 | -50 I -60 Р -7(1 -80 -90 -100 -110 -120 . ! '• 1 •\!~-Г-Г ! "Г..... •"1----- 1 ____).. . 4441 ! ! у .... 1 •'"Г" .......... 44-, 44-

Т\ 1 — Т""""' •й— ! .... | : 17 А 1 1 4--- 11...- . | ! Т" — — -----Г---- ; ! I

.... у -27|7981п(х) + + 22,831 П2-0.3961

! \

... 1 \/

; ' ! —

( . ! М

у —33,5031л(х) + +12,47« Л1-0.718« "~Т" 1 ---V— | — .....

1 1 1

и. .... .... - — ( { — ..... — —

1 |

11 1 3 4 5 < 1 а > 10'Т'Й и 13 141 И ¡6 1 17 18 1« 20 21 М

I —О— Ри 16* | 0 • 0 0 31 » 13 | и 23 -3 1 30 48 66 48 83 81 8»

1 - ■- Р««1б| 0 -» 31 25 54 42 31 I 30 44 2« 1 73 71 84 71 1109 «Ш 107

и 1 Н 1-Н цию Гч % Ы м к 1 е 1 о а Прогноз

Рис. 5. График вертикальных перемещений, линии тренда и прогноз перемещений деформационных марок ДМ16* и ДМ16 на крепостной стене Спас-Евфимиевского

монастыря в г. Суздале

В исследованиях разработаны и используются такие формы анализа деформаций, как плановый точечно-векторный, плановый точечно-линейно-графический, плановый циклограммо-деформоизогипсовый.

В четвертой и пятой главах диссертации рассмотрены численные методы моделирования, диагностики и прогноза состояния экосистемы «объект реставрации - среда». Для этого разработаны алгоритмы и программы статического и динамического расчетов напряженно-деформированного состояния (НДС), оценки прочности и устойчивости грунтовых оснований и несущих конструкций ЭС «ОРС».

Разработка и применение численных моделей расчета и прогноза состояния элементов экосистемы «объект реставрации - среда» являются важным звеном экосистемного метода, так как только задействование современных средств вычислительной техники открывает новые возможно-

сти в выработке системно ориентированных конструктивно -технологических, управленческих решений и мероприятий. Причем, использование численных расчетов осуществляется на всех этапах экологического мониторинга:

- предварительный анализ НДС (существующее состояние и возможные изменения) ;

- анализ НДС в период реализации мероприятий;

- анализ НДС в последующий период.

Существующие нормативные методики расчета грунтовых оснований и несущих конструкций объектов реставрации, базирующиеся на упрощенных моделях деформирования материала конструкций под нагрузкой (упругие, упруго-пластические модели), часто не обеспечивают потребности инженерной реставрации и дают излишние запасы прочности, а имеющиеся более сложные модели находят весьма ограниченное применение в реальном проектировании из-за недостаточно высоких эргономических показателей. И если раньше такой подход был оправдан, поскольку достоверность определения прочностных и деформационных характеристик материалов конструкций вызывала сомнения, то внедряемые в настоящее время геотехнический мониторинг, новые информационные технологии топогео-дезических и инженерно-геологических изысканий, доступность современных вычислительных средств обуславливают необходимость уточнения методов расчета конструкций объектов реставрации.

Обозначенные выше ключевые проблемы экосистемы «объект реставрации - среда» наиболее явно проявляются при рассмотрении их в разрезе «объект реставрации - грунтовая среда», так как именно здесь наибольшая степень взаимодействия памятника архитектуры со средой. Кроме того, естественное или искусственное основание представляет собой самую сложную часть рассматриваемой нами экосистемы вследствие изменчивости его свойств, как в пространстве, так и во времени, и возникающими в связи с этим трудностями расчета.

Характеризуя сегодняшнее использование численных методов моделирования состояния строительных конструкций зданий и сооружений ПИиК, следует заметить, что оно крайне незначительно и ориентировано в основном на известный программный комплекс COSMOS/M фирмы «S.R.A.C.» (США) и другие зарубежные программы, которые трудно применимы и сложно адаптируются к специализированным расчетам строительных конструкций памятников архитектуры, не решают вопросы устойчивости сооружений, особенно при рассмотрении их совместной работы с грунтовыми основаниями в сложных условиях и при динамических нагрузках.

Вместе с тем разработка специализированного проблемно ориентированного программного комплекса численного моделирования состояния ЭС «ОРС» обусловлена необходимостью выполнения одного из принципов экосистемного метода - принципа адекватности, который требует учета реального взаимодействия ПИиК с окружающей средой, что оценить в программах-аналогах не всегда представляется возможным.

Разработанные автором алгоритмы и программы, имеющие универсальный характер, ориентированы, прежде всего, на расчет и проектирование оснований и фундаментов объектов реставрации.

' Так расчет напряженно-деформированного состояния по разработанной программной системе «КЭРОН» (ПС «КЭРОН»), в отличие от линейных и упругопластических моделей, основывается на реальных зависимостях между деформациями и напряжениями в грунтовой среде, которые аппроксимируются нелинейными сплайн-функциями. Механизм учета нели-нейностей реализуется с помощью нелинейно-упругих решений и метода шагового нагружения, когда значения физико-механических характеристик грунтовых слоев корректируются на каждом шаге в зависимости от достигнутого уровня напряжений.

Проведенные исследования показали, что учет нелинейного характера деформирования особенно важен для слабых сильно сжимаемых грунтов, когда становится неоправданной гипотеза малых деформаций. В этом случае возникает необходимость в рассмотрении модели не только физически нелинейно деформируемой, но и геометрически нелинейной среды. Разработанный автором алгоритм позволяет учитывать оба этих фактора.

Алгоритмы и программы по оценке прочности оснований ЭС «ОРС» по различным критериям позволяют определять для всей исследуемой области коэффициент стабильности, а также зоны, где грунт переходит в состояние течения, в том числе для сложных условий с учетом наличия в основаниях деревянных свай и лежней. В табл. 1 представлены результаты расчетов перемещений подошвы фундамента крепостной стены Спас-Евфимиевского монастыря в г. Суздале в сравнении с программой-аналогом и фактической осадкой.

В работе реализованы и тестированы алгоритмы и программы по оценке устойчивости оснований исторических объектов. При количественной оценке состояния общей устойчивости использовано понятие коэффициента устойчивости, характеризующего отношение сил (моментов), удерживающих и опрокидывающих рассматриваемый объем грунта, полагая, что оползневый массив смещается по круглоцилиндрической или иным поверхностям скольжения, т.е.

Куст = Щд / Мопр-

(6)

25

Таблица 1

Перемещения подошвы фундамента крепостной стены Спас-Евфимиевского монастыря в г. Суздале

Расчетная схема до моделируемого оползня поХ, м по У Расчетная схема после моделируемого оползня, по X г м по У Отклонение шьХ по У поППП «КЭРОН», м Отклонение по программе-аналогу СОБМОБ-М, м Фактическая осадка по У после оползня 1994 г., м

-0.0220 -0.0231 +0.0011 _

-0,2887 -0,3155 +0,0268 +0,0223 +0,0270

Аппроксимация расчетной области на конечные элементы (КЭ) и рассчитанное НДС позволяют автоматически решать вопросы, связанные со сбором нагрузок, вычислением -М^и Мтр, следовательно, и коэффициента устойчивости по формуле (6).

где Л - радиус круглоцилиндрической поверхности;

и - активное и реактивное касательные напряжения;

ЛI - длина, на которой действуют Та и тр.

В случае предельного равновесия, очевидно, реактивное касательное напряжение

Тр = т„р = atg<p + с. (8)

Активное касательное напряжение, а точнее активный или опрокидывающий момент (Л/„,р), определяется путем суммирования произведения всех сил, действующих на сползающий отсек, на расстояния их до центра цилиндрической поверхности (рис. 6).

Таким образом, алгоритм расчета коэффициента устойчивости откоса следующий:

1. Вводятся исходные данные;

2. Определяются координаты пар точек на контурах исследуемой зоны, через которые будут проходить круглопилиндрические поверхности скольжения. В качестве первого ряда из пар точек приняты точки аппроксимирующей сетки (АС) на контуре основания откоса, вплоть до точки с номером К-3; второго ряда из пар точек - точки АС на площадке расположения объекта с номера 3 до М (рис. 6);

3. Определяются координаты центров окружностей, соединяющих дугой каждую точку первого направления с каждой точкой второго направления при различных радиусах. Количество радиусов (поверхностей

скольжения) для каждой фиксированной пары точек определяется в зависимости от длины дуги;

4. Определяются координаты исходных точек на поверхности скольжения, количество которых зависит от длины дуги;

5. Вычисляются реактивные касательные напряжения для каждой исходной точки на соответствующей площадке по формуле (8);

6. Вычисляется реактивный (удерживающий) момент для каждой поверхности скольжения по формуле (7);

7. Вычисляется активный (опрокидывающий) момент по каждой поверхности путем суммирования всех узловых сил, умноженных на соответствующее плечо по формуле (7);

8. Вычисляется коэффициент устойчивости для каждой поверхности скольжения по формуле (7);

9. Выбирается минимальный коэффициент устойчивости и соответствующие ему параметры поверхности скольжения.

Рис 6 К расчету устойчивости грунтового основания объекта на склоне

Предложенный программный комплекс был применен при многовариантных расчетах НДС и прогнозе состояния следующих объектов Владимирской области: Дмитриевского собора в г. Владимире, Рождественского собора в г. Суздале, Казанской Надвратной церкви Троицкого монастыря в г. Муроме, крепостных стен Спас-Евфимиевского и Васильевского монастырей в г. Суздале, дома Куликова по ул. Б. Московская в г. Владимире и ряда других.

Вместе с тем, проводимые исследования выявили отдельные довольно часто встречаемые условия ЭС «ОРС», требующие решения более сложных задач, таких как:

- учет совместной работы грунтовых оснований и армирующих элементов;

- учет совместной работы оснований и деструктированных элементов;

- расчет устойчивости оснований на оттаивающих склонах;

- совершенствование и оптимизация вычислительного процесса.

Традиции возведения монументальных сооружений русского раннего

средневековья предусматривали использование деревянных свай и лежней в качестве уравновешивающего элемента основания в поле проявления действия нагрузок. Со временем эти элементы деструктируются, чем снижают несущую способность основания, что необходимо учитывать в расчетах. Необходимость учета совместной работы грунтовых оснований исторических объектов с включенными в них элементами возникает и при разработке мер по их усилению различными методами: инъектированием, устройством вдавливаемых или буронабивных свай, обойм и т.д. Все они направлены на повышение несущей способности оснований, снижение неравномерности деформаций. Разработанные автором алгоритмы и программы позволяют корректно решать эти задачи. В этом случае, кроме ко-нечноэлементной аппроксимации тела основания треугольными КЭ, аппроксимируются и армоконструкции (прослойки, решетки, обоймы, сваи, лежни), например ферменными элементами.

Другой задачей исследований, представляющей самостоятельный интерес, является оценка устойчивости исторических сооружений на оттаивающих склонах. Изучение оползней, произошедших в последнее время, показывает, что чаще всего они происходят в период оттаившшя грунта, и поверхность скольжения нередко совпадает с границей оттаивания (рис. 7). Потеря устойчивости в этих условиях связана в основном со значительным снижением физико-механических характеристик грунтов на границе оттаивания и во многих случаях устойчивость массивов оснований без принятия дополнительных инженерных решений не обеспечивается.

При расчете удерживающего момента на участке поверхности скольжения, совпадающей с границей оттаивания, для определения реактивных касательных напряжений г учитываются соответствующие характеристики грунта си а также снижение сопротивления сдвигу на границе оттаивания вследствие повышенного порового давления в переувлажненном при-контактном слое. Тогда:

где с - коэффициент сцепления грунта на границе оттаивания;

<р - угол внутреннего трения на границе оттаивания; и - нейтральное напряжение, воспринимаемое водой в приконтактном слое.

При решении практических задач по оценке устойчивости оснований ЭС «ОРС», в том числе на оттаивающих склонах, необходимость укладываться в пределы вычислительных возможностей, а также экономии машинного времени стимулирует развитие программного обеспечения. Вычислим количество поверхностей возможного смещения грунтового массива //„V для которых определяется коэффициент устойчивости ктт\

Ыя = (к-3)(т~2)Ж, (10)

где к - число узлов в первом направлении;

т - число узлов АС по второму направлению;

1Т - переменный параметр алгоритма, зависящий от длины поверхности смещения. 0-(хк,Ук)

-►

*

Рис. 7. К оценке устойчивости основания объекта на оттаивающем склоне

Так, например, для одного из вариантов с размерностью сетки всего 16x17 (к = 16; т = 17) Л^ = 2848. То есть процесс вычисления коэффициента устойчивости здесь производится 2848 раз и осуществляется полный перебор всех возможных поверхностей смещения с определением что вряд ли можно считать рациональным даже для быстродействующих ЭВМ.

Для экономии машинного времени и совершенствования данного алгоритма был использован ГАСИ (гибкий алгоритм статистических испыта-

ний). Идея достаточно проста: вместо полного перебора всех возможных поверхностей смещения, для которых вычисляется коэффициент устойчивости, осуществляется поиск ктт с помощью гибкого алгоритма статистических испытаний, что дает значительную экономию машинного времени

Пятая глава посвящена расчету напряженно-деформированного состояния грунтового основания экосистемы «объект реставрации - среда» на динамические нагрузки, которые среди основных неблагоприятных факторов, воздействующих на сооружения, занимают особое место. Это, прежде всего, влияния на памятники машин и механизмов различных типов и назначения, а также воздействия природного характера - ветровые, сейсмические и другие, рассматриваемые на трех сопряженных уровнях: материал - конструкция - сооружение.

Под воздействием переменных (динамических) нагрузок - движения автомобилей, поездов - основание и рядом расположенное сооружение «приходит в движение» и, хотя перемещения оказываются обычно небольшими, скорости и, главное, ускорения могут достигать величин, весьма опасных для конструкций и их оснований. Особенностью динамических нагрузок является то, что в большинстве случаев они вызывают колебания. Причем, при периодическом повторении даже малых динамических воздействий в определенных условиях происходит накопление энергии системы, выражающееся в постепенном увеличении размаха колебаний (вместе с ним и интенсивности инерционных сил) до очень больших размеров. Это явление, называемое резонансом, особенно опасно для сооружений и оснований тем, что разрушение может произойти при малых воздействиях и в конструкциях, достаточно прочных по отношению к обычным' статическим нагрузкам.

Кроме выше указанных опасностей, динамическое воздействие подвижных нагрузок на грунтовые основания, особенно водонасыщенные, может привести к изменению физико-механических характеристик грунта, что, в свою очередь, отражается на напряженно-деформированном состоянии основания и сооружения. Такой характер проявления динамического воздействия ведет к увеличению существующих нелинейностей и еще более усложняет процесс решения динамической задачи.

В работе сформулированы и решены две основные задачи оценочных расчетов на динамические нагрузки:

задача 1 - определить частоты (спектр частот) свободных колебаний сооружения и его основания;

задача 2 - выполнить динамические расчеты при двух видах воздействий:

а) подвижная железнодорожная нагрузка;

б) подвижная автомобильная нагрузка, имея в виду определение частотных характеристик процесса колебаний, экстремальных характеристик НДС.

Известно, что задачи гармонических колебаний занимают в динамической теории упругости более скромное место, чем нестационарные задачи. В то же время периодические колебания оснований исторических сооружений, производимые транспортной нагрузкой, носят, как правило, определяющий характер. Экспериментальными исследованиями установлено, что ускорение колебаний рельсов достигает весьма значительных величин: 400 см/с2 при скорости движения до 80 км/ч. По мере распространения колебаний в грунте они затухают. Так, при глубине 10-12 м ускорение в 1520 раз меньше, чем на поверхности.

Общий метод составления дифференциальных уравнений динамики сооружения сводится к тому, что в уравнения равновесия, записанные для фиксированного момента времени, добавляются силы инерции и демпфирования. В этом случае уравнение движения имеет вид

(11)] {8} + [С]-~ {8} + [М] -- {5} + {Р} = 0,

где [М] - матрица масс;

[С]- матрица демпфирования.

Существует два основных способа решения этого уравнения: шаговый метод (прямой) и метод разложения движения по собственным формам.

Методы прямого интегрирования уравнения движения при расчетах МКЭ наиболее эффективны. Результаты исследований позволяют сделать вывод о целесообразности использования а-схем интегрирования. Для интегрирования динамического уравнения равновесия грунтовых оснований исторических объектов использован метод Ньюмарка, являющийся частным случаем семейства а-схем (а =0) при выборе параметров интегрирования у = 1/2 , Р = 1/4.

Центральным вопросом прямых методов интегрирования является выбор шага по времени. Часто определяющим при назначении шага является знание спектра собственных частот конструкции или всего сооружения. В настоящее время разработан ряд программ для определения собственных значений матриц и собственных векторов. Наиболее распространенными из них являются программы, в основу которых положены методы Крылова, Данилевского, Леверрье и Якоби. В настоящей работе для отыскания собственных значений матрицы используется метод Якоби с преградами.

Для тестирования разработанных программных модулей по прямому динамическому расчету с использованием ПС «КЭРОН-Д» выполнена оценка воздействия на грунтовое основание ЭС «ОРС» удара колеса о стык

рельса вблизи расположения железной дороги. В табл. 2 приводятся значения виброперемещений соответствующей точки основания на момент времени, равный 0,01 с от начала воздействия, рассчитанные с использованием ПС «КЭРОН-Д» в сравнении с программой-аналогом и данными натурного эксперимента

Таблица 2

Значения виброперемещений

• 103 м

Перемещения точки 1 ПС «КЭРОН-Д» Программа-аналог (И А Кудрявцев) Данные Эксперимента

По оси У 0,268 0,232 0,293

По оси X 0,0243 0,0165 0,0212

Автором проведена оценка динамического воздействия железнодорожной магистрали на основание Дмитриевского собора в г. Владимире. В качестве результатов расчетов приведем графики упругой осадки от динамической нагрузки подвижного состава, движущегося со скоростью 70 км/ч (рис. 8, а) и 140 км/ч (рис 8, 6)

Рис 8 Упругая осадка основания собора а - скорость подвижного состава 70 км/ч, б - скорость подвижного состава 140 км/ч

В шестой главе рассмотрены методы укрепления и консервации каменных конструкций недвижимых памятников истории и культуры.

Необходимость усиления каменных фундаментов, стен, столбов, сводов и т.д. возникает при повреждениях кладки, растесах проемов, ликвидации промежуточных перекрытий, увеличении нагрузок, наличии трещин, структурном разрушении кладки и т.д. Следствием каждой из причин становится перегрузка рабочих сечений кладки. Известно много традиционных способов укрепления каменных конструкций:

- при перегрузках: устройство всевозможных обойм, корсетов, протезов и т.д.;

- при структурном разрушении кладки: армирование, инъекции, анкерное крепление и т.д.;

- при укреплении гибких и наклонных стоек и стен: устройство стержневых связей, затяжек, распорок, контрфорсов, выпрямление и т.д.

Наиболее сложной, требующей экосистемного анализа, является проблема усиления каменных конструкций при структурном разрушении старых кладок на микроуровне (третий уровень сопряжения - материал), в том числе белокаменных на известковых растворах, что и является предметом рассмотрения в диссертации.

При разработке методов и технологий восстановления физико-механических свойств каменных конструкций, как компонентов системы «объект реставрации - среда», необходимы: во-первых, комплексный анализ конструкционных материалов каменных кладок с выявлением причин изменения их свойств, способствующих потере прочности и появлению деформаций; во-вторых, максимальное сохранение и упрочнение подлинных материалов каменных конструкций с применением закрепителей, имеющих химическое сродство с первичными материалами и не приводящих к дополнительным разрушающим напряжениям в восстанавливаемых конструкциях.

Существующие технологии консервационно-реставрационных работ не в полной мере учитывают физико-химические закономерности формирования монолитного тела укрепляемых каменных конструкций, что способствует часто более глубокой их деструкции вследствие быстрого роста прочности используемых цементосодержащих растворов, а применение традиционных известковых растворов ограничено их недостаточной прочностью

Проводимые по обозначенной проблеме исследования осуществлялись по двум взаимосвязанным направлениям:

- разработка технологий укрепления деструктированных древних каменных конструкций;

- разработка составов растворов для их конструкционного укрепления.

По первому направлению разработан способ укрепления конструкций

объектов реставрации инъектированием консервационными составами с предварительной специальной обработкой поверхностей деформационных разрывов и полостей эрозионных трещин (патент на изобретение № 2123567). По второму направлению предложен способ получения строительного раствора с задаваемыми физико-механическими свойствами, имеющего физико-химическое сродство с материалами каменной кладки, в частности белым камнем (патент на изобретение № 2163899).

В рамках этой работы проведены исследования древнерусских строительных растворов, основные выводы которых сводятся к следующему:

1. Древнерусские растворы являются многокомпонентными, вяжущий материал в них в основном известковый и иногда известково-глинистый.

Известковые растворы для древней кладки стен (начало XII века) содержали гашеную известь, как связующее, до 30%, позднее - от 30 до 50% массы раствора. Причем, растворы с низким содержанием известкового связующего подвержены деструкции в большей степени. Наибольшее содержание известкового вяжущего выявлено в древних растворах кладки из плинфы (до 60% от массы раствора), степень деструкции которых существенно меньше, чем в древней белокаменной кладке;

2. Содержание известкового связующего в фундаментной кладке существенно меньше, чем в стеновых конструкциях верхнего строения, и не превышает 33%, но характерно, что в качестве второго вяжущего использовалась глина (1-2% от массы раствора) и для повышения гидравлических свойств раствора добавлялся активированный уголь (до 1%);

3. В качестве заполнителей в древнерусских растворах присутствует цемянка (толченый кирпич), песок, толченый известняк, а также непога-сившиеся зерна затвердевшей извести и частицы недожога, постепенно гидратирующиеся и карбонизирующиеся уже в кладке;

4. Древние строители, по-видимому, не придавали значения типу применяемой ими извести и не учитывали ее гидравлические свойства при использовании в каменных конструкциях верхнего строения и подземной части зданий. Глинистые частицы вводились в состав известкового раствора преимущественно для возведения фундаментов и других подземных конструкций;

5. В состав древнерусских растворов XII...XVI вв. в значительных количествах вводилась цемянка, представленная в большинстве случаев крупными фракциями (более 2-3 мм, а в фундаментных конструкциях -крупнее 5 мм) исключительно как инертный заполнитель. Среднее процентное содержание цемянки в древнерусских растворах колеблется от 810% до 20-25%, в фундаментных конструкциях ее содержание достигает 40-55%. Замешивалась цемянка, главным образом, вместо крупного заполнителя, то есть щебня или гравия. Крупную фракцию древние строители использовали в строительном растворе для уменьшения усадки при его твердении и для придания раствору большей стойкости от растрескивания, особенно в фундаментных конструкциях. Строительные растворы с высоким содержанием цемянки (35-55%), малым количеством непогасившихся зерен извести и песка, имеющих угловатую поверхность, отличаются большей плотностью и являются хронологическим признаком для более ранних архитектурных памятников. В ряде случаев цемянка мелкой фракции в виде кирпичной пыли в значительном количестве вводилась в раствор в качестве активного заполнителя, сообщающая ему гидравлические свойства и придававшая всему раствору интенсивно розовый цвет;

6. Толченый известняк добавлялся в древнерусский раствор осознанно, как искусственная карбонатная 3-5% (в

ТОЗХОИСГЗИЭ ОГНЧ1ГУНОНПУН ОМ

отдельных случаях до 10%). Непогасившиеся зерна, среди которых преобладали частицы недожога, в среднем не превышали 3-6% от состава строительного раствора, и только в отдельных случаях их содержание достигало 15-18%;

7. В технологии приготовления строительных растворов древние строители внимательно следили за степенью их жирности, с этой целью в воздушную известь добавляли для ее отощения глину (в виде суглинка) Чем более известь отличалась жирностью, тем больше добавлялось в раствор глины (современным показателем жирности извести является гидравлический модуль, т. е. чем он больше, тем жирнее известь и тем она менее гидравлична); в качестве вяжущего древние строители считали нужным использовать не жирную, а средней жирности или даже тощую известь; жирные свойства строительному раствору придавались за счет увеличения содержания вяжущего: соотношение вяжущего с заполнителями принималось в пропорции от 1:0,4 до 1:2 и в редких случаях 1:3 (для очень жирной извести);

8. Прочность строительных известковых растворов древние строители •увеличивали за счет добавки примесей карбонатных материалов (недожженных известковых частиц).

9. Практически все известковые растворы подвергнуты биологической эрозии, и в этом смысле можно предположить, что этот вид деструкцион-ного процесса известковых растворов является одним из основных.

10. Проведенный физико-химический анализ древнерусских растворов дает основание принять вещественный состав современных реставрационных растворов как известково-песчаный.

Применение физико-химической технологии приготовления известко-во-песчаных конструкционных растворов позволяет повысить их прочностные характеристики. В основу физико-химической технологии положен принцип повышения суммарной поверхностной энергии минерального заполнителя (песка) за счет увеличения поверхности взаимодействия минерального заполнителя с известковым вяжущим при его измельчении до определенных пределов. Это позволяет частицам песка вступать в реакцию с гидроксидом кальция при температуре +20°С, в то время как частицы природного песка, имеющие на своей поверхности коллоидные частицы и ионы других веществ, способны вступать в реакцию с гидроксидом кальция только при температуре +180°С - +200°С, при давлении 8 МПа и влажности 100%. Проведенные лабораторные исследования показали, что пределом удельной поверхности диспергированного песка является 8500 -9000 см2/г, а при увеличении удельной поверхности песка более 9000 см2/г рост прочности известково-песчаного раствора не наблюдался.

С использованием вышеизложенной технологии были изготовлены и исследованы образцы растворов с разным композиционным составом. Вы-

борка результатов испытаний образцов модифицированных известково-песчаных растворов (МИПР) приведена в табл. 3.

Таблица 3

Результаты испытания модифицированного известково-песчаного раствора

Номер образца Композиционный состав образца Содержание компонентов, % Консистенция раствора Кнзг, кг/см2 Лсж, кг/см2

1 Известь гашеная Са(ОН)з 35 Тесто 38 252

Песок молотый 8000 - 9000 см2/г 53 пласти-

Улыбышевского месторождения чно-

Вода 13 вязкое

Проведенные лабораторные исследования и испытания образцов из из-вестково-песчаных смесей для приготовления строительных растворов и искусственного белого камня по физико-химической технологии позволили сделать следующие основные выводы:

1. Применение физико-химической технологии приготовления извест-ково-песчаных строительных растворов с изменением энергетического состояния поверхности инертных заполнителей, величины удельной поверхности и суммарной поверхностной энергии минеральных частиц существенно повышает прочностные характеристики растворов при одинаковом составе и качестве вяжущей составляющей.

2. Прочностные характеристики известково-песчаных смесей, в первую очередь, зависят от качественного состава извести и ее доли в композиционном составе смеси. Наиболее рациональным содержанием известкового связующего в строительных известково-песчаных растворах является 2045% от общей массы, что по составу близко к древнерусским строительным известковым растворам.

3. Физико-химическая технология приготовления известково-песчаных растворов, предусматривающая измельчение инертных заполнителей, выявила наиболее рациональный предел диспергации последних, который составляет 8000 - 9000 см2/г. Большие значения удельной поверхности минеральных частиц не увеличивают или, напротив, снижают прочностные характеристики растворов.

4. Для получения искусственного белого камня необходимо измельчение известняка до удельной поверхности 8000-9000 см2/г. Кроме того, необходимо увеличить содержание известкового вяжущего и уменьшить количество воды по сравнению с составом строительных растворов, готовя, таким образом, формовочную массу искусственного камня более жесткой.

5. Для получения искусственного белого камня с использованием кварцевого песка его необходимо не только дополнительно измельчать, но

и подбирать композиционный состав с добавлением жидкого стекла и би-шофита, что может послужить предметом дальнейших исследований.

6. Для повышения качества адгезии строительных растворов при проведении консервации и реставрации каменных конструкций архитектурных памятников, деформированных трещинами, необходима физико-химическая подготовка их деструктированной поверхности.

7. По результатам проведенных исследований разработаны технологические рекомендации по применению кладочных, штукатурных, домазоч-ных модифицированных известково-песчаных растворов, МИПР для инъекционного усиления, для получения искусственного белого камня.

В седьмой главе рассмотрены примеры использования научной концепции инженерной реставрации недвижимых памятников истории и культуры Владимирской области.

В период с 1990 по 2003 годы с участием автора элементы экоси-стемного метода реализованы на 57 объектах инженерной реставрации Владимирской области, чему посвящены 192 работы, в том числе: 8региональных программ ИРПИиК, 40 научно-технических проектов, 12 отчетов о научно-техническом руководстве инженерно-реставрационными работами, 68работ по экологическому мониторингу ПИиК, 30работ по научно-техническому обследованию ПИиК и другие.

В 1992 году с участием автора была разработана Программа инженерного обеспечения сохранности исторических объектов Владимирской области на 1993 - 2000 гг., в которой впервые с экосистемных позиций рассмотрены проблемы сохранения памятников архитектуры области, предложены меры первоочередного и перспективного характера. Систематизированный перечень использования отдельных элементов экосистемного метода сохранения ЭС «ОРС» в практике инженерной реставрации приведен в табл. 4.

В диссертации подробно рассмотрены проблемы сохранения недвижимых памятников истории и культуры в изменяющихся гидрологических условиях. Причины подтопления исторических городов носят не только локальный или региональный, но и глобальный характер. Увеличение объема грунтовых вод наблюдается в настоящее время повсеместно, а причины этого процесса весьма разнообразны. Образование подземных вод и накопление их в грунте происходит под действием эндогенных (природных) и антропогенных (в результате деятельности человека) режимообразую-щих факторов. Нарушение системы природных дрен и водоемов, возрастающий циркуляционный объем городского водопотребления способствуют накоплению и удерживанию водной массы в грунтах, порождая все новые геомеханические, бытовые и экологические проблемы подземной части городов. Кроме того, оценивая соотношение воды в парообразном,

Таблица 4

Систематизированный перечень примеров использования отдельных элементов экосистемного метода

в практике инженерной реставрации

Рассматриваемый элемент экосистемы «ОРС» на микро-, макро- и мета-уровнях (объект инженерной реставрации) Используемый элемент экосистемной методологии сохранения ЭС «ОРС»: теории, методы, способы (субъект инженерной реставрации) Предмет внедрения Приоритет внедрения Организация-заказчик Организация, осуществляющая использование Основные объекты реставрации Достигнутый экономический и технический эффект

1 2 3 4 5 6 7 8

На мик роуровне экосистемы «ОРС»

Растворы для белокаменных конструкций экосистемы «ОРС» инженерная археология, физико-химическая технология разработки составов растворов, - принятие СОКОТР МИПР для белокаменных памятников Патент на изобретение №2163899 Госцентр по учету, использованию и реставрации памятников истории и культуры Владимирской области ГП «Влад-спецреставрация», ООО «Региональный инженерный центр» Собор Рождества Богородицы в г. Суздале, Георгиевский собор в г. Юрьев-Польском (прил. 2, фото 32, 15, 3540) Сокращение в 5-10 раз стоимости растворов по сравнению с аналогами

Деформирован ная каменная кладка экосистемы «ОРС» инженерная археология, физико-химическая теория укрепления деформированных каменных конструкций, - принятие СОКОТР Способ укрепления деформированных каменных конструкций Патент ка изобретение №2123567 Госцентр по учету, использованию и реставрации памятников истории и культуры Владимирской области Владимирский государственный университет, НПФ «Тектоника» Подземная часть криптового храма-памятника на месте разрушенного собора Рождества Богородицы в г. Владимире (прил. 2, фото 24 Повышение долговечности конструкций

Окончание табл. 4

11 2 |3 4 | 5 | 6 | 7 | 8

На мак] роуровне экосистемы «ОРС»

Ослабленные несущие конструкции ЭС «ОРС» - инженерная археология, - геотехнический мониторинг, ■ - численные методы расчета НДС, оценка прочности и устойчивости конструкций, • способы усиления, - принятие СОКОТР Способ вьгпрямле- ' ния крена протяженных стен Патент на изобретение №2122091 Владимиро-Суздальский музей-заповедник Владимирт ский государственный университет, ЗАО «Аскол-Комплекс» Крепостные стены Спас-Евфимиевского монастыря (прил. 2, фото 29) Снижение энергоемкости и трудозатрат при проведении работ в 2-3 раза

Подсистема «объект реставрации - грунтовое основание» экосистемы «ОРС» - инженерная археология, - геотехнический мониторинг, - численные методы расчета НДС, оценка прочности и устойчивости грунтовых оснований, - способы усиления, - принятие СОКОТР Програм-ная система «КЭРОН»-(конечно-элементный расчет оснований и насыпей)' Госфонд алгоритмов и программ М6091000408 Госцентр по учету, использованию и реставрации памятников истории и культуры Владимирской области Владимирский государственный университет, НПФ «Тектоника» Дмитриевский собор в г. Владимире, крепостные стены Васильевского монастыря в г. Суздале (прил. 2, фото 12) Снижение запасов прочности до оптимальных размеров

На мегауровне экосистемы «ОРС»

Застроенные территории древних городов - инженерная археология, - геотехнический мониторинг, - принятие СОКОТР Концепция экологического мониторинга древних застроенных территорий Материлы-лы конф. «Экологический мониторинг объектов культурно го наследия», М, 1999 Госцентр по учету, использованию я реставрации памятников истории и культуры Владимирской области Владимирский ' государственный университет, НПФ «Тектоника» Древние территории г. Суздаля, г. Владимира, г. Юрьев-Польского (прил. 2, фото 1-10) Снижение затрат по сохранению объектов культурного наследия на 2040%

жидком и твердом состояниях и ее распределение на Земле, под землей и в атмосфере, можно сделать вывод, что наблюдается динамика роста объема воды в жидком состоянии и накопление ее в грунтовой толще. Основными причинами этого процесса можно считать:

- уменьшение объема воды в твердом состоянии и переход ее в жидкое за счет потепления климата, а следовательно, таяния ледников и вечно-мерзлых грунтов;

- уменьшение испарений за счет сокращения лесного и растительного покровов Земли, увеличения площади застройки городов, асфальтовых и других паронепроницаемых покрытий, сокращение площади испарения водной поверхности и объема воды в водоемах, вызванное увеличением водохозяйственного потребления и уменьшением поверхностного стока;

- накопление воды в грунтовой толще за счет уменьшения дренажного стока, обусловленного уплотнением природных структур грунта при застройке городских территорий, формирования кольматационных водоупо-ров верховодки, создания подпора потоков подземных вод заглубленными сооружениями, заиливания рек, озер и других природных дренажных систем, возрастания утечек из инженерных коммуникаций и т.п.

Выше перечисленными «болезнями» страдает в полной мере город Суздаль. На план-схеме г. Суздаля, составленной А.Д. Варгановым (рис. 9), представлено размещение самых древних построек города.

Рис. 9. План-схема г. Суздаля XI - XVII вв. (по А.Д. Варганову): А - место древнего поселения и Кремля XI - XIII вв.; Б - посадская часть и острог, 1 - Рождественский собор XII - XVI вв.; монастыри: 2 - Дмитриевский; 3 - Козьмодемьянский; 4 - Ризопо-ложенский; 5 - Троицкий; 6 - Александровский; 7 - Введенский; 8 - Васильевский; 9 - Спас-Евфимиевский; 10 - Покровский; 11 - Борисо-Глебский; 12 - Андреевский

Как видно из схемы, большая часть из них размещена вблизи берегов рек Каменка, Гремячка и Мжера. Левый берег реки Каменки является возвышенным. Комплекс Кремля с Рождественским собором располагается в излучине р. Каменка на возвышенности и когда-то бывшей островной территории. Пунктиром на план-схеме показана старица (старое русло) р. Каменки, наличие которой подтверждается инженерно-геологическими изысканиями. Вся возвышенная территория города была изрезана сетью оврагов и другими природными водосборами, которые в настоящее время снивелированы.

- При научно-техническом руководстве автора с 1993 года проводились исследования и решались задачи инженерной реставрации ПИиК трех комплексных территорий г. Суздаля, расположенных в разных географических зонах города в центральной части - территория Суздальского Кремля с Рождественским собором, в восточной - Васильевского монастыря и в северной части - территория Спас-Евфимиевского монастыря.

Характерным примером разработки и реализации экосистемных подходов при принятии СОКОТР являются работы по противооползневой защите крепостных стен Спас-Евфимиевского монастыря в г. Суздале. Сделанный в 1992 году в результате геоэкологического мониторинга и численных методов расчета прогноз о возможности оползня и его последствиях для сооружений монастыря полностью подтвердился. Весной 1994 года на предполагаемом участке вблизи крепостной стены произошел оползень склона, в результате которого фактическая осадка стены на данном участке составила 27 мм (по прогнозным расчетам эта осадка составляла 26,8 мм).

В 1994 году под руководством автора был разработан и успешно реализован проект укрепления основания крепостной стены на оползневом участке, в основе которого лежат гибкие гравитационные системы противооползневых инженерных сооружений, позволяющие, не нарушая критического равновесия сдвигающих и удерживающих сил, существенно увеличить последние с саморегулирующим (гибким) перераспределением опасных напряжений в укрепляемом массиве грунта.

В диссертации приведен пример экосистемной инженерной реставрации собора Рождества Богородицы в г. Суздале - самого значительного и монументального сооружения Владимиро-Суздальской земли, в архитектурном облике которого воплощена строительная культура XII - XIX веков, имеющего сложную историю. С начала 90-х годов прошлого века техническое состояние собора, его несущих конструкций стало резко ухудшаться. Потребовались срочные эффективные и, главное, системно ориентированные решения по выведению собора из аварийного состояния, тем более что за свою долгую историю собор не раз обрушался. С учетом разработанных автором экосистемных подходов была реализована ком-

плексная программа изыскательских, научно--проектных и противоаварий-ных работ, которые включали в себя:

- инженерные и инженерно-археологические изыскания, на основе которых архитектором Анисимовым В.М. был выполнен проект графической реконструкции собора;

- работы по геотехническому и экологическому мониторингу, как собора, так и всей прилегающей территории Суздальского Кремля;

- расчеты, анализ и прогноз НДС основания собора;

- исследование воздействия воздушной и микробиологической среды на белый камень собора.

Проведенные исследования прочностных характеристик конструкционных материалов собора позволили установить, что применяемые в современном строительстве и при эксплуатации инженерных сооружений способы неразрушающего контроля, в частности ультразвуковой, ориентированы на поиск ограниченного количества отклонений в массиве конструкции (трещин, отслоений, пустот и других дефектов), тогда как в каменных конструкциях древних сооружений их множество, в связи с чем результативность данных методов снижается. Поэтому современные нераз-рушающие методы оценки прочностных свойств конструкционных материалов эффективны только совместно с традиционно применяемыми в реставрации, например зондажами.

В 1998 - 2001 годах в рамках разработанной комплексной программа были успешно проведены работы по усилению нижнего яруса белокаменных стен Рождественского собора в г. Суздале.

Инженерно-археологическими исследованиями Богородице-Рождест-венского собора в г. Владимире, проведенными в 1997 - 2000 гг., были вскрыты хорошо сохранившиеся конструктивные элементы подземной части собора XII века, которые продемонстрировали следы деформационных процессов за весь 740-летний период его существования. Например, оползневая осадка южной ленты фундамента с запада на восток составила 0,56 м. Инженерно-археологические исследования, кроме свидетельств развития оползневого процесса в грунтовом массиве основания собора, выявили некоторые конструктивные особенности, в частности наличие мощных контрфорсов, указывающее на попытки удержать стены собора от развивающегося крена. На основе проведенных изысканий и других исследований под руководством И.А. Столетова был разработан проект воссоздания храма на месте собора. Отдельной серьезной задачей, выполненной с участием автора, стала разработка конструктивно-технологической части проекта, в которой учитывались сложные геологические условия, особенности, связанные с наличием на месте строительства и необходимостью сохранения фундаментов древнего храма.

В разработанном проекте предложена комбинированная система подземной части, предусматривающая передачу возросшей нагрузки на дополнительную фундаментную плиту специальной конструкции, расположенную в зоне верхнего монолитного пояса. Монолитная фундаментная плита, не изменяя существующую систему подземных конструкций, жестко соединяется с ними и большей площадью подошвы опирается на непро-садочный грунт обратной засыпки внутреннего объема подземной части. Для устройства подземных объемов с целью показа западных столбов и престола храма XII века в плите предусмотрены вырезы.

Для контроля за осадкой возводимого сооружения разработана система геодезического мониторинга, которая позволяет контролировать и не допускать негативного развития ситуации. В качестве одной из возможных мер для исключения недопустимой неравномерности осадки в фундаментной плите предусмотрены технологические отверстия для локального инъекционного усиления основания. Строительство (воссоздание) крипто-вого храма-памятника на месте разрушенного собора Рождества Богородицы в г. Владимире является примером экосистемного подхода в реставрации при столь специфичных и уникальных условиях.

Особый научный и практический интерес представляют сведения, полученные в результате инженерной реставрации Архиерейских палат Суздальского Кремля, проведенной в 1999-2001 годах. Так, геотехнический мониторинг, включающий геодезические наблюдения за пространственным положением элементов здания Архиерейских палат в период проведения работ по инъектированию фундаментов и в последующее время выявил такие особенности:

- инъекционное усиление фундаментов и подподошвенного слоя основания сопровождается побочными явлениями, а именно, дополнительной неравномерной осадкой, величина которой находится в прямой зависимости от объема инъектируемого материала;

- инъектирование фундаментов совместно с мероприятиями по усилению верхнего строения, устранив аварийность ситуации в целом, не изменили коренным образом динамику деформационных процессов, т.е. неравномерные деформации различных элементов здания продолжаются примерно с той же интенсивностью. Этот факт потребовал научно-технического анализа, суть которого сводится к следующему.

В отличие от каменных конструкций надземной части зданий, где достаточно успешно применяются инъекционные способы (в частности, этим способом укреплялись стены Рождественского собора в г. Суздале), деформационные процессы в подземных конструкциях протекают иначе. При неравномерной осадке конструкции деформируются с образованием трещин, которые в грунтовой среде еще в большей степени подвержены

эрозионным процессам разрушения. Но, в отличие от конструкций верхнего строения, продукты эрозии под землей, как правило, остаются в трещинах. Причем, наличие в грунтовой среде подземных вод чаще всего способствует заиливанию формирующихся полостей деформационных разрывов, что, понятно, препятствует инъектированию растворов. В свою очередь, влажная и водонасыщенная грунтовая среда также мало подвержена инъектированию даже при больших давлениях. Следует заметить, что вытеснение инъекционным раствором воды из порового пространства требует, кроме высокого давления, еще и значительного времени, что не обеспечивает ни одна из современных технологий инъектирования, так как время инъектирования ограничено началом схватывания раствора, которое крайне мало в сравнении с необходимым временем фильтрационного вытеснения инъекционным раствором свободной воды из зоны инъекции.

Кроме этого при производстве работ по инъектированию в подземной части здания нелегко учесть археологический фактор, когда во многих случаях ценность культурного слоя не меньше, чем надземных построек, сложно организовать контроль за выполняемыми работами и достоверно предсказать их результаты. Все это говорит о необходимости тщательной аргументации применения метода инъектирования при усилении фундаментов и оснований памятников архитектуры, а также об актуальности поиска новых технологий, основанных на физико-механической активизации движения закрепляющих растворов в материалах конструкций и грунтах.

Проведенные исследования и накопленный опыт работ на памятниках истории и архитектуры позволили сформулировать основные экосистем-ные принципы инженерной реставрации, которые изложены в 7 главе диссертации.

Заключение

1. Недвижимые памятники истории и культуры представляют собой сложные специфичные природно-технические системы, компонентами которых являются не только окружающая природная среда, но и культурная среда, созданная человеком. Предложено определить эту систему, как экосистему «объект реставрации - среда».

2. Сложившаяся практика реставрации памятников архитектуры не в полной мере отвечает системному подходу и носит фрагментарный характер. Поэтому она слабо ориентирована на конечные цели, не имеет сформулированных критериев оценки и не обеспечивает минимума затрат на производство реставрационных работ.

3. В диссертации определено понятие «инженерная реставрация», ее основные принципы, место и роль в сохранении культурного и архитектурного наследия.

4. Для достижения эффективности проводимых научно-исследовательских, изыскательских, проектных и реставрационных работ на объектах культурного наследия необходимо их осуществление в рамках единой системы. Это потребовало разработки концепции инженерной реставрации, учитывающей системные подходы, достижения смежных научных областей, возможности современных средств вычислительной техники, информационных технологий, математического моделирования, численных методов расчетов, сформулировано ее название «экосистемный метод инженерной реставрации».

5. В диссертации в рамках единого экосистемного метода инженерной реставрации впервые предложены и разработаны следующие направления:

- инженерно-археологические исследования ЭС «ОРС»;

- геотехнический мониторинг ЭС «ОРС»;

- численные методы расчетов, прогноза и оптимального проектирования оснований и конструкций ЭС «ОРС»;

- способы укрепления и консервации каменных конструкций ПИиК с использованием модифицированных известково-песчаных растворов.

6. Разработана специализированная программная система для расчета грунтовых оснований объектов реставрации, оценки их прочности, дефор-мативности и устойчивости в сложных условиях, в том числе при динамическом воздействии и с учетом физической и геометрической нелинейно-стей, позволяющая решать проблемно ориентированные задачи инженерной реставрации, недоступные для программ-аналогов.

7. Проведены исследования физико-механических и технологических свойств древнерусских строительных растворов по образцам соборов белокаменного зодчества Владимиро-Суздальской Руси. Определены их рецептуры, позволяющие проектировать технологии и составы ремонтных растворов (МИПР), обеспечивающих заданные свойства.

8. Проанализированы современные методы неразрушающего контроля состояния строительных конструкций, в частности ультразвукового, для исследования древних сооружений. Установлены условия и области их целесообразного использования, в том числе в сочетании с традиционно применяемыми в реставрации.

9. На анализе примеров инженерной реставрации ПИиК доказана ограниченность использования инъекционных методов при укреплении фундаментов и оснований исторических объектов.

10. Использование результатов исследований обеспечивает значительное сокращение затрат на научно-исследовательские, изыскательские, проектные, ремонтно-реставрационные работы за счет оптимизации принимаемых решений и эффекта целостности.

11. Практическая реализация концепции инженерной реставрации ПИиК на базе экосистемного метода, осуществляемая путем разработки и применения соответствующего методического и программного обеспечения, позволила решить широкий круг научно-исследовательских, проект-но-изыскательских и производственных задач в пределах Золотого Кольца центральной России.

12. Применение разработанной научной концепции в учебных программах вузов, в нормативно-методической базе проектирования и в реальных проектах и сценариях выполнения реставрационных работ является необходимым условием эффективной реализации принятой стратегии устойчивого развития и создания безопасной и комфортной среды жизнеоби-тания. Внедрение экосистемного метода в практику инженерной реставрации позволит обеспечивать сохранность памятников системой управления, минимизирующей и защищающей их от источников риска, в том числе и, прежде всего, инженерными методами.

Основные положения диссертации опубликованы в работах.

Монографии:

1. Косыгин Е.В. Экосистемная реставрация памятников архитектуры: Мо-ногр /Владим. гос. ун-т; Владимир, 2002. - 237 с.

2. Косыгин Е.В. Управление в строительстве (строительный менеджмент): Моногр. / Владим. гос. техн. ун-т; Владимир, 1995. - 77 с.

3. Косыгин Е.В., Румянцева Р.Н., Снегирева Т.К. Основы бизнеса, в строительстве: Моногр./ Владим. гос. ун-т; Владимир, 1999. - 141 с.

4. Скальный В.С., Косыгин Е.В. Социально-экономические проблемы сохранения и причины разрушения недвижимых памятников архитектуры и истории / Моногр. / ОрелГАУ; Орел, 2002. - 183 с.

5. Скальный B.C., Косыгин Е.В. Проблемы сохранения, причины разрушения и первичное обследование недвижимых памятников архитектуры и истории / Моногр. / ОрелГАУ; Орел, 2003. - 201 с.

Авторские свидетельства и патенты:

6. Валупских В.П., Косыгин Е.В. Программная система КЭРОН - Конеч-ноэлементный расчет оснований и насыпей. - М.: ГФАП СССР. -№5091000408, 1991.-38 с.

7. Жив А.С., Косыгин Е.В., ЖивЮ.А., Зотов А.В., Чернов В.Н. Способ вы-

правления крена протяженных стен: Патент на изобретение 2122091; заявл. № 96112411, 18.06.1996; опубл 20.11.1998, бюл. № 32; приор. 18 06.1996.-8 с, ил. 3.

8. Скальный B.C., Косыгин Е.В., Тур Н.Н. Способ укрепления конструкций исторических памятников: Патент на изобретение № 2123567; заяв. № 95104035, 21.03.1995; опубл. 20.12.1998, бюл. № 35; приор. 21.03.1995.-12 с, ил. 8.

9. Тур Н.Н., Косыгин Е.М., Скальный B.C., Нефедова Г.А. Способ получения строительного раствора: Патент на изобретение № 2163899; заяв. № 98123384, 21.12.1998; опубл. 10.03.2001, бюл. № 7; приор. 21.12.1998.-6 с.

Научные статьи в зарубежных изданиях:

10.Zhiv A.S., Kosygin E.V. Evalnation of Seismic Resistance of Special hell Structures // International Congress «Concrete in the service of manking, Dundee Scotland, 1996, p. 39-45.

11.Zhiv A.S., Kosigin E.V., Nikolaeva S.V. Mushroom construction for public buildings reconstruction in the city of Vladimir, Russia // 7th International Conference «Inspection appraisal repairs and maintenance of buildings and structures», Nottinham, United Kingdom, 2001, p. 52-57.

Научные статьи в центральных изданиях:

12Жив А.С., Косыгин Е.В. Анализ причин разрушения сельскохозяйственных зданий // Бетон и железобетон. - 1996. - № 6. - С. 10-11.

13.Сорочан Е.А., Скальный B.C., Косыгин Е.В. Деформации собора Рождества Богородицы Суздальского Кремля // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1997. - № 2. - С. 1 6-Х 8.

14.Сорочан Е.А., Скальный B.C., Косыгин Е.В. Укрепление склона территории Васильевского монастыря в г. Суздале // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1997. - № 5. - С. 27 - 30.

15.Скальный B.C., Косыгин Е.В., Сорочан Е.А. Мониторинг деформационных процессов фундаментов здания Архиерейских палат Суздальского Кремля // Основания, фундаменты и механика грунтов, 2002. - № 2. -С. 14-17.

Методические рекомендации:

16.Косыгин Е.В., Скальный B.C. Инженерная археология и исследования причин деформационных процессов недвижимых памятников архитектуры и истории // Методические рекомендации по экологическому мониторингу недвижимых объектов культурного наследия / Институт наследия; М., 2001. - С. 32 - 53.

17.Скальный B.C., Косыгин Е.В. Экологический мониторинг памятников истории и культуры Владимирской области и проблемы их сохранения // Методические рекомендации по экологическому мониторингу недви-

жимых объектов культурного наследия: сб. научн. тр. / Институт наследия"., 2001.-С. 116-137.

Научные доклады и сообщения:

18.Косыгин Е.В., Цернант А.А. Диалоговая система расчета и оптимизации конструкций насыпей и оснований на ПЭВМ IBM PC // Расчет и компьютерное проектирование деревянных конструкций: Тез. докл. Всесоюзн. н.-практ. сем. - Владимир, 1991. - С. 39 - 40.

19.Валуйских В.П., Косыгин Е.В., Яшкова Т.Н. Гибкие стратегии статистических испытаний и направленного случайного поиска: алгоритмы и диалоговые программы для ПЭВМ // Случайный поиск как метод адаптации и оптимизации сложных систем: Тез. докл. коор. совещ. -Красноярск, 1991. - С. 27 - 30.

20.Косыгин Е.В., Валуйских В.П., Цернант А.А. Компьютерный расчет и оптимизация дорожных насыпей // Транспорт России. Проблемы и пути их решения: Тез. докл. н.-практ. конф. Академии транспорта. - Суздаль, 1992. - С. 30 - 31.

21.Косыгин Е.В. Экосистемный подход к сохранению объектов строительного искусства // Региональные проблемы развития строительного комплекса: Тез. докл. регион, конф. - Владимир, 1995. - С. 44 - 46.

22.Косыгин Е.В. Наблюдения за деформациями и осадками в системе комплексного контроля за сохранением исторического объекта // Проблемы строительно-инвестиционного комплекса: Тез. докл. междунар. н.-техн. конф. - Владимир, 1997. - С. 102 - 104.

23.Косыгин Е.В. Инженерно-археологические изыскания - новый метод оценки состояния конструкций архитектурных памятников и разработка решений по повышению их надежности // Проблемы строительно-инвестиционного комплекса: Тез. докл. междунар. н.-техн. конф. -Владимир, 1997. - С.99 - 102.

24.Сорочан Е.А., Косыгин Е.В., Скальный B.C. Концептуальные проблемы подтопления подземных городов и проектирование эколого-защитных мероприятий // Подземный город: геотехнология и архитектура: Тез. докл. междунар. конф. - СПб., 1998. - С. 1/4 - 4/4.

25.Косыгин Е.В. Экологический мониторинг памятников архитектуры Владимирской области и проблемы их инженерной реставрации // Итоги строительной науки: Тез. докл. междунар. н.-техн. конф. - Владимир, 2001.-С. 204 - 207.

26.Скальный B.C., Косыгин Е.В. Косткин В.А. Мониторинг деформационных процессов и новая форма его анализа по комплексу зданий Архиерейских палат Суздальского Кремля // Практическое применение последних достижений науки и техники в определении физического со-

стояния памятников национального и Всемирного культурного наследия: Тез. докл. междунар. н.-практ. сем - М , 2001. - С. 26 - 27.

27.Косткин В. А. Косыгин Е.В., Скальный В С. Некоторые проблемы сохранения архитектурных памятников Древней Руси в изменяющихся гидрологических условиях // Природные условия строительства и сохранения храмов Православной Руси Сб тр 1-го Международного научно-практического симпозиума / Московская патриархия, Троице-Сергиева Лавра - Сергиев Посад, 2002. - С. 56 - 61.

28 Косыгин Е.В. Экологический мониторинг Спасо-Евфимиева монастыря // Суздальский Спасо-Евфимиев монастырь в истории и культуре России: Материалы научно-практ. конф. - Владимир-Суздаль, 2003. - С. 101-106.

29 Косыгин Е.В. Экологический и геотехнический мониторинг объектов инженерной реставрации// Строительная наука - производству: Сб научн. тр. - Владимир, 2003. - С. 102-104.

30 Косыгин Е.В. Геотехнический мониторинг сооружений Спасо-Евфимиева монастыря в г. Суздале // Природные условия строительства и сохранения храмов Православной Руси: Материалы 2-го Между-нар. научно-практ. симпозиума - Сергиев Посад, 2003. - С. 169 - 170.

31 Косыгин Е.В. Исследования древнерусских строительных растворов // Строительная наука - производству: Сб. научн. тр. - Владимир, 2003. -С 105-107.

Автореферат печатается в авторской редакции ЛР № 020275. Подписано в печать 01.04.04 Формат 60x84/16. Бумага для множит. техники. Гарнитура Таймс. Печать на ризографе. Усл. печ. л. 3,02. Уч.-изд. л. 2,95. Тираж 100 экз.

Заказ

Редакционно-издательский комплекс Владимирского государственного университета 600000, Владимир, ул. Горького, 87.

8408

Введение.

Глава 1. РЕТРОСПЕКТИВНЫЙ ОБЗОР ОПЫТА СОХРАНЕНИЯ ПАМЯТНИКОВ ИСТОРИИ И КУЛЬТУРЫ И РАЗВИТИЯ

ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ РЕСТАВРАЦИИ.

1.1. Состояние вопроса.

1.2. Исторические примеры зарубежного опыта сохранения и реставрации ПИиК.

1.3. Российский опыт сохранения и реставрации памятников архитектуры и истории.

1.4. Проблема подлинности и возможность ее реализации при реставрации.

1.5. Социально-экономические и научно-технические аспекты сохранения и реставрации недвижимых памятников истории и культуры.

1.6. Основные понятия и определения.

1.7. Выводы по главе 1.

Основные задачи исследований.

Глава 2. ЭКОСИСТЕМНЫЕ ОСНОВЫ СОХРАНЕНИЯ И ИНЖЕНЕРНОЙ РЕСТАВРАЦИИ

ПАМЯТНИКОВ ИСТОРИИ И КУЛЬТУРЫ.

2.1. Общие замечания.

2.2. Природно-техническая экосистема «объект реставрации - среда» (ЭС «ОРС»).

2.3. Экосистема «ОРС» как объект управления.

Критерии качества.

2.4. Основные принципы управления инженерной реставрацией ПИиК на основе экосистемного метода.

2.5. Выводы по главе 2.

Глава 3. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ЭКОСИСТЕМЫ «ОБЪЕКТ РЕСТАВРАЦИИ - СРЕДА».

3.1. Общие положения.'.

3.2. Основные понятия, задачи и методы экологического мониторинга недвижимых памятников истории и культуры.

3.3. Инженерно-археологические исследования

ЭС«ОРС».

3 .4. Геотехнический мониторинг экосистемы объект реставрации среда».

3.5. Метод экспертных оценок при решении задач инженерной реставрации ПИиК.

3.6. Выводы по главе 3.

Глава 4. ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ,

ДИАГНОСТИКИ И ПРОГНОЗА СОСТОЯНИЯ ЭКОСИСТЕМЫ «ОБЪЕКТ РЕСТАВРАЦИИ -СРЕДА». СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НДС, ОЦЕНКА ПРОЧНОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ ГРУНТОВЫХ ОСНОВАНИЙ ПИиК.

4.1. Предварительные замечания.

4.2. Основные положения численных расчетов несущих конструкций и оснований ПИиК ЭС «ОРС».

4.3. Статический расчет МКЭ напряженно-деформированного состояния оснований и несущих конструкций ПИиК ЭС «ОРС».

4.3.1. Общие положения.

4.3.2. Программа автоматической МКЭ-аппроксимации. Алгоритм расчета НДС оснований

ПИиК. Оценка точности расчетов.

4.3.3. Нелинейный расчет грунтовых оснований ПИиК.

4.4. Оценка прочности и устойчивости оснований и несущих конструкций ПИиК ЭС «ОРС».

4.5. Алгоритмы и программы расчета НДС, прочности и устойчивости оснований ПИиК ЭС «ОРС» в сложных условиях.■.

4.6. Выводы по главе 4.

Глава 5. ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НАПРЯЖЕННО

ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ГРУНТОВЫХ ОСНОВАНИЙ ПИиК ЭС «ОРС».

5.1. Предварительные замечания.

5 .2. Теоретические основы динамических расчетов.

5.3. Алгоритмы и программы расчетов на динамические нагрузки.

5.3.1. Свободные колебания.

5.3.2. Вынужденные колебания.

5.4. Оценка воздействия на грунтовые основания ПИиК автомобильных и железнодорожных магистралей.

5.4.1. Оценка воздействия на грунтовое основание удара колеса о стык рельса железной дороги.

5.4.2. Расчеты НДС грунтовых оснований ПИиК от воздействия высокоскоростных железнодорожных магистралей.

5.5. Выводы по главе 5.;.•.

Глава 6. СПОСОБ УКРЕПЛЕНИЯ ДРЕВНИХ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА ОСНОВЕ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ИЗВЕСТКОВО-ПЕСЧАНЫХ РАСТВОРОВ.

6.1. Предварительные замечания.

6.2. Исследования древнерусских строительных растворов.

6.3. Физико-химические представления консервации и укрепления каменных конструкций.

6.4. Технология изготовления модифицированных известково-песчаных растворов.

6.5. Технологические рекомендации по применению модифицированных известково-песчаных растворов.,.

6.6. Выводы по главе 6.

Глава 7. ПРИМЕРЫ ЭКОСИСТЕМНОГО МЕТОДА

ИНЖЕНЕРНОЙ РЕСТАВРАЦИИ ПАМЯТНИКОВ ИСТОРИИ И КУЛЬТУРЫ

ВЛАДИМИРСКОЙ ОБЛАСТИ.

7.1. Современное состояние реставрационной практики во Владимирской области.

7.2. Систематизированный перечень примеров и основные принципы инженерной реставрации экосистемы «объект реставрации - среда».

7.3. Проблемы сохранения памятников в изменяющихся гидрологических условиях на примере г.' Суздаля.

7.4. Оценка воздействия железнодорожной магистрали на грунтовое основание

Дмитриевского собора в г. Владимире.

7.5. Противооползневая защита крепостных стен Спас-Евфимиевского монастыря в г. Суздале.

7.6. Строительство храма-памятника на месте собора Рождества Богородицы в г. Владимире.

7.7. Инженерная реставрация сооружений

Суздальского Кремля.

7.8. Инженерно-археологические исследования Георгиевского собора в г. Юрьев-Польском.

7.9. Реконструкция здания Торговых рядов в г.Владимире.

7.10. Защита от подтопления здания областного театра кукол в г. Владимире.

7.11. Выводы по главе 7.

Актуальность работы. Памятники истории и культуры (ПИиК) - здания-памятники и сооружения, старые кварталы,' исторические города и центры -являются национальным достоянием, мировым культурным наследием, средством утверждения вечных ценностей в созданной в результате инженерно-строительной деятельности среде обитания Человека.

Сохранение культурного наследия все более осознается как одна из самых важных проблем, стоящих перед обществом. Памятники прошлого, и в частности произведения архитектуры, призваны противостоять возрастанию приоритета проблем современных нужд над проблемами сохранения национального достояния, возникающими как порочный эффект неспособности находить гуманные, по отношению к национальному достоянию, решения в процессе рационально-индустриального развития. Все это повышает значимость работ по сохранению и реставрации памятников архитектуры и истории. Современные формы и темпы демографического и экономического развития как никогда ранее угрожают сохранности недвижимых памятников истории и культуры. Одной из причин бюрократического пособничества этому процессу остается неопределенность понятий «памятник истории», «памятник культуры», «памятник архитектуры». Это обстоятельство позволяет периодически пересматривать реестр национального достояния и изменять статус памятников и исторических зданий с целью отказа тратить средства на их ремонт и восстановление.

В научной и специальной литературе понятие «недвижимый памятник истории и культуры» почти не анализировалось. В изданном более 50 лет назад «Положении об охране памятников культуры» определение ПИиК дано в виде простого перечня всевозможных видов зданий и сооружений, из которого можно заключить, что все когда-либо построенные здания и сооружения должны охраняться. В ряде последующих постановлений и инструкций формулировки отработаны более тщательно, но также не имеют законченного характера. Таким образом, по сей день не выработаны объективные критерии для признания того или иного здания памятником. В то же время хронологический критерий, являющийся общепризнанным среди специалистов, в официальные инструкции не введен. Неясность самого понятия «памятник», а также общественного значения ПИйК обуславливает зачастую и различные ошибки при проводимых реставрационных работах.

Сохранение памятников истории и культуры является одной из важнейших междисциплинарных научных проблем, решение которой относится, прежде всего, к компетенции архитектурно-строительных наук. В ее решении большую роль играют методология, достоверность оценки физического состояния конструкций, материалов зданий и сооружений и среды их размещения, определение причин его изменения, точность прогнозирования остаточного ресурса, обоснованность выбора сценариев управления параметрами состояния на разных стадиях жизненного цикла ПИиК. Зачастую принимаемые решения по текущему содержанию (техническому обслуживанию) и ремонтно-реставрационным работам (РРР) не являются комплексными, не обеспечивают сохранение и восстановление свойств оригинальных материалов, оптимизацию технических решений по усилению конструкций и оснований реставрируемых сооружений, сохранение первоначального архитектурного замысла оригинала, гармонизацию исторического и нового ландшафтов.

Разнообразие причин изменения облика ПИиК наряду с множеством сочетаний воздействий на конструкции и материалы зданий и сооружений делает попытки создания унифицированных «рецептур» конструктивных решений, приемов и технологий реставрационных работ непродуктивными, а иногда и вредными. История реставрационных работ изобилует свидетельствами противоречий и ошибок, являющихся следствием недооценки либо инженерного, либо архитектурно-художественного аспектов проблемы. Преодоление диалектического противоречия между ними является одной из методологических проблем строительной науки. Становление и развитие научно обоснованных взглядов на сущность и цели инженерной реставрации (ИР) ПИиК напрямую зависят от уровня овладения современными достижениями системологии при разработке, принятии и реализации конструктивно-технологических и организационно-управленческих решений. Отсутствие системного подхода к решению отдельных (локальных) реставрационных задач, хотя и имеет объективную мотивацию аварийным состоянием реставрируемых объектов, зачастую лишь усугубляет противоречия в системе основных принципов сохранения памятников культуры.

Несмотря на то, что проблеме сохранения и реставрации ПИиК во всем мире уделяется огромное внимание, о чем свидетельствует создание специальных программ и органов ЮНЕСКО под эгидой ООН, сложившаяся практика инженерной реставрации ПИиК у нас в стране носит, в основном, фрагментарный характер, недостаточно ориентирована на конечные цели, не имеет системно сформулированных критериев оценки и, в итоге, не обеспечивает оптимальной результативности реставрационно-строительных работ.

Развитие теории и практики сохранения архитектурного наследия в России привело к становлению взгляда на памятники истории и культуры, как на составную часть экологического комплекса. Соответственно, в последние годы получил развитие системотехнический подход к решению проблемы сохранения памятников истории и культуры, основанный на применении понятия «природно-техническая система (ПТС)». Выявление закономерностей взаимодействий антропогенных и природных компонентов ПТС ПИиК на различных уровнях их пространственной организации и на различных стадиях жизненного цикла позволило разрабатывать и реализовывать эффективные сценарии управления их физическим состоянием. Такие сценарии базируются на сочетании традиционных архитектурно- художественных и инженерных методов реставрации конкретных ПИиК и современных высоких технологий- Это обстоятельство предопределило пути поиска новых подходов к определению и формулированию целей и задач инженерной реставрации, методов и сценариев их решения.

Целью диссертационной работы является разработка научной концепции инженерной реставрации и сохранения зданий и сооружений - памятников истории и культуры - на базе экосистемного метода, создание сопутствующего методического и программного аппарата, обеспечивающего комплексную безопасность при оптимальных затратах ресурсов, и практическая реализация новых сценариев управления на основе научно обоснованных системотехнических решений ремонтно-реставрационных работ в специфических условиях центрально-российского региона.

Методологическую основу исследований составляют:

- современные теории и концепции сохранения архитектурного наследия;

- системно-целевой подход к решению комплексных научно-технических проблем;

- современные научные основы системологии (системотехники), методы геоинформационных технологий, теории управления, экологии, инженерной геологии, механики грунтов, строительной механики, материаловедения, математического и физического моделирования, включая лабораторные, стендовые и натурные эксперименты;

- методы статистического анализа, в том числе'экспертных оценок, а также элементы теории управления рисками.

На защиту представлены:

- научная концепция инженерной реставрации и сохранения ПИиК, включающая элементы теории и основы инженерных методов расчетов при проектировании и реализации технических решений по реставрации ПИиК на базе методологических принципов экосистемного подхода;

- концепция и методы решения инженерных задач геоэкологического мониторинга литосферной компоненты объектов архитектурного наследия, как ПТС;

- методологические принципы комплексных инженерно-археологических исследований зданий-памятников с учетом их взаимодействий с окружающей средой;

- методики математического моделирования, диагностики и прогноза состояний компонентов ПИиК на различных стадиях их жизненного цикла;

- методы и способы укрепления древних белокаменных конструкций на основе применения модифицированных известково-песчаных растворов.

Основные научные положения:

1. Ключом к решению проблемы сохранения объектов культурного наследия является разработка и применение новой научной концепции инженерной реставрации, включающей базовые теоретические положения (элементы теории), методологические основы обследований, программные средства для расчетов при проектировании и систему технических решений при выполнении ремонтно-реставрационных работ на конкретных объектах ПИиК, рассматриваемых в качестве специфических многокомпонентных природно-технических систем (ПТС).

2. Методология принятия оптимальных решений по реставрации созданных в результате архитектурно-инженерно-строительной деятельности Человека при его взаимодействии с Природой ПИиК должна базироваться на основных принципах экосистемного метода, рассматривающего объекты инженерной реставрации по итерационной схеме одновременно на пяти сопряженных иерархических уровнях их пространственной организации: архитектурно-ландшафтный комплекс <-> сооружение конструкции изделия (соединения) материалы в качестве объектов управления на всех стадиях их жизненного цикла: проект - строительство - эксплуатация - реконструкция (реставрация).

3. В инженерно-строительной практике принятие конкретных решений по реставрации достаточно осуществлять на трех сопряженных иерархических уровнях дерева целей управления: локальном (материалы, изделия), объектном (конструкции, сооружения) и региональном (архитектурный комплекс, ландшафт). На каждом из них необходимо учитывать взаимодействия всех компонентов ПТС: атмосферы, литосферы, гидросферы, биосферы и техносферы.

4. Основой обеспечения информационной безопасности при принятии управленческих решений по инженерной реставрации и сохранению памятников истории и культуры является технология многоуровневого мониторинга, построенная на системе интегрированных показателей и систем прогноза, позволяющая сочетать экосистемный и средовой подходы. При последовательном решении практических задач инженерной реставрации, осуществляемых по итерационной схеме на трех сопряженных подуровнях: сооружение, конструкция, материал, необходимо определять на каждом из них свои ограничительные функции по условиям обеспечения требований комплексной безопасности и устойчивого развития.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- разработана новая научная концепция реставрации ПИиК, включающая элементы теории и инженерные методы экосистемного управления взаимодействием техногенных и природных компонентов ПТС ПИиК при проектировании и реализации конкретных сценариев реставрации и сохранения ПИиК;

- впервые введено новое понятие «инженерная реставрация зданий и сооружений - памятников истории и культуры», определены ее основные цели и задачи, обоснованы направления совершенствования существующей практики инженерной реставрации на основе экосистемного подхода и применения достижений смежных научных дисциплин, в том числе средств и методов современных информационных технологий;

- разработана методика инженерно-археологических исследований и раскрыта сущность нового научного направления «инженерная археология»; впервые в практику реставрационных работ внедрены методы комплексных инженерно-археологических исследований на ряде объектов, в частности по собору Рождества Богородицы в г. Суздале (1994 -1995 гг.), Рождественском соборе в г. Владимире (1997 - 1999 гг.);

- разработана комплексная специализированная (проблемно ориентированная) программная система для конечноэлементного анализа и расчета оснований и несущих конструкций объектов реставрации, оценки их прочности, деформативности и устойчивости в сложных условиях, в том числе при динамическом воздействии различных источников, например транспортных средств, и с учетом геометрической и физической нели-нейностей материалов конструкций и грунтов оснований и прилегающих геомассивов;

- впервые на уникальных объектах архитектурного наследия Владимирской области созданы и внедрены системы геоэкологического мониторинга ПИиК с использованием численных методов расчетов параметров состояния и прогноза их изменений при различных взаимодействиях, которые дали успешные результаты, в частности, по противооползневой защите сооружений Спас-Евфимиевского и Васильевского монастырей в г. Суздале (1994, 1995 гг.).

- разработаны новые методы укрепления и консервации древних каменных конструкций на основе учета физико-химических связей и научно обоснованных представлений о подлинности ПИиК; впервые эти методы успешно применены на памятниках белокаменного зодчества Владимирской области;

- на основе экосистемного метода создана региональная нормативная база выработки и принятия системно ориентированных конструктивных и организационно-технологических решений (СОКОТР) для управления сохранением ПИиК на различных уровнях иерархии пространственной организации ПТС ПИиК: ландшафт - архитектурный ансамбль - сооружение - конструкция (грунтовое основание) - материал и на различных стадиях ее жизненного цикла: эксплуатация - исследование -проектирование - инженерная реставрация - эксплуатация.

Практическая значимость. В результате проведенных исследований разработан и применен в практике инженерной реставрации в пределах Золотого Кольца центрально-российского региона комплекс теоретических положений и практических инженерных методов, составляющий новую научную концепцию инженерной реставрации ПИиК и представляющий собой логически и иерархически выстроенный, формализованный методический и программный аппарат для решения широкого круга научно-исследовательских, изыскательских, проектных, производственных и управленческих задач по сохранению недвижимых памятников истории и культуры. Использование результатов исследований создало предпосылки системного подхода к сохранению и инженерной реставрации ПИиК, коренному улучшению дел в реставрационном строительстве за счет повышения технологической и экологической культуры реставрационных работ, качества подготовки высококвалифицированных кадров реставраторов.

Достоверность полученных результатов исследований подтверждается: применением разработанных методов в реальном проектировании и при производстве реставрационных работ на 57 объектах архитектурного наследия, в том числе на семи объектах, включенных в список Всемирного наследия ЮНЕСКО; хорошей сходимостью результатов исследований, полученных разными методами, экспериментами и практикой, обоснованными прогнозами оползней и их последствий на примере Спас-Евфимиевского монастыря в г. Суздале; включением основных рекомендаций, вытекающих из приведенного исследования, в краткосрочные и долгосрочные программы сохранения и реставрации памятников архитектуры Владимирской области; широкой публикацией материалов исследований, в том числе в центральных издательствах и апробацией работы на различных уровнях.

Апробация работы. Внедрение. Основные положения диссертации докладывались на научной конференции «Проблемы исследования памятников истории, культуры и природы Европейской России» (г. Нижний Новгород, 1995 г.), на Российской научно-технической конференции по механике грунтов и фундаментостроению (г. Санкт-Петербург, 1995 г.), на международном полевом семинаре по итогам архитектурно-археологического изучения памятников Золотого Кольца России (г. Владимир, 1999 г.), на первом международном научно-практическом симпозиуме «Природные условия строительства и сохранения храмов Православной Руси» (г. Сергиев Посад, 2000 г.), на научной конференции «Суздальский Спасо-Евфимиевский монастырь в истории и культуре России» (г. Владимир - г. Суздаль, 2002 г.), на втором международном научно-практическом симпозиуме «Природные условия строительства и сохранения храмов Православной Руси» (г. Сергиев Посад, 2003 г.) и других.

Основные положения и результаты проведенных исследований докладывались и получили признание на 19 международных научно-технических конференциях и симпозиумах, 10 всесоюзных и всероссийских научно-практических конференциях, 8 региональных конференциях.

Результаты исследований, позволившие решать важные научно-технические задачи, использованы при реставрации подлинных архитектурных шедевров, таких как: собор Рождества Богородицы в г. Суздале (в списке Всемирного наследия ЮНЕСКО),

Дмитриевский собор в г. Владимире (в списке Всемирного наследия ЮНЕСКО),

Успенский собор в г. Владимире (в списке Всемирного наследия ЮНЕСКО),

Покровская церковь Спасо-Преображенского монастыря в г. Муроме, Георгиевский собор в г. Юрьев-Польском, Рождественский собор в г. Владимире,

Крепостные стены Спас-Евфимиевского монастыря в г. Суздале (в списке Всемирного наследия ЮНЕСКО),

Сооружения Покровского монастыря в г. Суздале (в списке Всемирного наследия ЮНЕСКО),

Архиерейские палаты в г. Суздале (в списке Всемирного наследия ЮНЕСКО),

Собор Бориса и Глеба в с. Кидекша Суздальского района (в списке Всемирного наследия ЮНЕСКО) и других.

Предложенные автором методы и экосистемный подход к инженерной реставрации памятников архитектуры положены в основу целевых региональных программ по сохранению и использованию ГШиК Владимирской области, в частности, «Сохранение памятников белокаменного зодчества», «Реконструкция исторических городов», «Возрождение русской усадьбы», «Возрождение монастырей».

В целом совокупность разработанных и выносимых на защиту положений представляет собой, по мнению автора диссертации, научную концепцию решения важной проблемы сохранения и инженерной реставрации ПИиК на региональном уровне, имеющей большое социально-экономическое и гуманитарное значение.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 70 работ, в том числе пять монографий, авторское свидетельство на программную систему, три патента на изобретения. Разработаны 192 научно-технических проекта инженерной реставрации и отчета о научно-исследовательских и научно-практических работах.

Личный вклад автора заключается в постановке и решении сформулированных в диссертации проблем и задач в качестве ответственного исполнителя, руководителя научно-исследовательских и научно-проектных работ инженерной реставрации ПИиК Владимирской области и ряда других регионов Центральной России, выполненных в рамках госбюджетных и хоздоговорных работ Владимирским государственным университетом, научно-производственной фирмой «Поиск», научно-производственной фирмой «Тектоника» в 1990 - 2004 годах. Все представленные на защиту научные положения и выводы по результатам получены автором лично.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы, включающего 182 наименования. Объем работы составляет всего 477 страниц машинописного текста (347 стр. основного текста), в том числе 64 рисунка, 24 таблицы и 5 приложений (в отдельном томе).

6.6. Выводы по главе 6

1. Большинство дошедших до нашего времени недвижимых памятников истории и культуры Центральной России выполнены из каменных конструкций. Особое место среди них занимают памятники белокаменного зодчества

Древней Руси. Разработка способов, технологий и материалов для их укрепления и консервации является одной из основных задач реставрационной практики.

2, Наиболее сложной, требующей экосистемного анализа, является проблема усиления каменных конструкций при структурном разрушении старых кладок.

3. Все каменные конструкции древних зданий и сооружений выполнены на известковых растворах, которые в настоящее время в большинстве своем утратили требуемые физико-механические свойства.

4. Проведенные исследования древнерусских строительных растворов на образцах соборов белокаменного зодчества позволили установить их вещественный состав, выявить наличие биологических факторов разрушения.

5. Разработан способ укрепления и консервации древних каменных растворов инъектированием консервационных составов с предварительной специальной обработкой поверхностей деформационных разрывов и полостей эрозионных трещин.

6. Разработан состав модифицированных известково-песчаных растворов с измельчением заполнителя (песка) до оптимального значения 8000 - 9000 см2/г.

7. Разработаны методические рекомендации по применению модифицированных песчаных растворов: для инъекционного усиления и консервации древних каменных конструкций, для домазочных штукатурных кладочных реставрационных работ, для получения искусственного белого камня.

Глава 7

ПРИМЕРЫ ЭКОСИСТЕМНОГО МЕТОДА ИНЖЕНЕРНОЙ РЕСТАВРАЦИИ ПАМЯТНИКОВ ИСТОРИИ И КУЛЬТУРЫ

ВЛАДИМИРСКОЙ ОБЛАСТИ

7.1. Современное состояние реставрационной практики во Владимирской области

Владимирская область - один из древнейших историко-культурных центров России. Территории, которые в нее входят, издавна составляли ядро Вла-димиро-Суздальского княжества, область является наиболее богатой по количеству и многообразию сохранившихся здесь памятников национальной архитектуры. Самые значительные памятники белокаменного зодчества Владими-ро-Суздальской земли включены в Список Всемирного наследия ЮНЕСКО. Это памятники XII века в г. Владимире - Золотые Ворота, Успенский и Дмитриевский соборы, в пос. Боголюбово - церковь Покрова на Нерли, лестничная башня палат Андрея Боголюбского, в с. Кидекша Суздальского района - церковь Бориса и Глеба, в г. Суздале - Рождественский собор XIII века. В списке также ансамбль памятников XVI века г. Суздаля Архиерейские палаты Кремля, Спас-Евфимиевский и Покровский монастыри (прил. 3, фото 1, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14, 16, 17). Краткие сведения об историко-культурном наследии Владимирской области:

Общее количество памятников истории и культуры, всего: 3583 в том числе: памятников археологии памятников архитектуры и градостроительства памятников истории памятников искусства

759 2569 230 25 .

Памятники истории и культуры, стоящие на государственном учете, всего: 3583 в том числе: республиканского значения: 380 в списке ЮНЕСКО 10 местного значения 2063 вновь выявленные объекты, представляющие культурно-историческую ценность 1140

Памятники истории и культуры, находящиеся в использовании, всего: 2577 в том числе: переданные религиозным объединениям 403 занимаемые бюджетными организациями 445 используемые другими учреждениями 582 используемые под жилье 833 в состоянии проведения ремонтно-реставрационных работ 314

Исторические города, населенные места и историко-архитектурные комплексы: города (Владимир, Александров, Вязники, Гороховец, 13 Гусь-Хрустальный, Ковров, Киржач, Меленки, Муром, Покров, Судогда, Суздаль, Юрьев-Польский) поселки (Боголюбово, Мстера, Ставрово) 3 монастыри, 26 в том числе действующие 23 усадьбы, 31 в том числе используемые 26

Большая часть памятников архитектуры Владимирщины - это сооружения культового характера: городские соборы, церкви, колокольни, часовни. Всего на сегодняшний день сохранились 26 монастырей, 541 церковь, 40 часовен [103]. В настоящее время идет восстановление и реставрация многих храмов, что свидетельствует о начавшемся возрождении духовности.

Ситуация с памятниками Владимирской области отражает принципиальное положение дел в реставрации ПйиК страны, а достигнутые успехи характеризуют передовые тенденции в решении проблем сохранения национального культурного наследия. В Российской Федерации создана система государственных учреждений культуры по сохранению наследия, во Владимирской области - Государственный центр по учету, использованию и реставрации памятников истории и культуры (Госцентр).

Традиционно вопросы сохранения культурного наследия в области были и остаются значимыми как для законодательной, так и для исполнительной власти. В настоящее время в экономической, социальной и культурной жизни области законодательно закреплены сложившиеся принципы отношения к памятникам истории и культуры, нормы их государственной охраны, требования к реставрации и использованию, усилена система охраны и охранно-арендных договоров, сохранения земель историко-культурного значения. За период с 1993 по 2003 годы по инициативе Госцентра в области приняты 35 нормативных правовых документов по сохранению культурного наследия.

Выступая на территории области как единый государственный орган, Госцентр осуществляет комплекс работ по основным направлениям в сфере охраны памятников:

- выявление и учет памятников;

- проведение полного комплекса охранных мероприятий (охранные и ох-ранно-арендные договора, охранные зоны, земельные отношения, контроль за состоянием и использованием памятников и т.д.);

- организация и реализация комплекса консервационно-реставрационных работ по памятникам от разработки программ работ до осуществления технического надзора и функций заказчика;

- выявление и привлечение дополнительных финансовых источников для реставрации и приспособления памятников, а также координация действий и контроль за производством работ.

Госцентр совместно с ведущими специалистами других организаций разработал в 1995 году «Временную инструкцию о порядке выявления, учета и постановки на охрану памятников истории и культуры Владимирской области» [22], которая по методологии и содержанию остается жизнеспособной и в настоящее время. Итоги многолетней работы по выявлению и учету памятников нашли отражение в издании «Памятники истории и культуры Владимирской области» [103].

В отличие от других регионов страны, где из-за недостатка средств, выделяемых на сохранение памятников, периодически пересматривается их состав в сторону уменьшения, в области выявляются, ставятся на учет ранее неисследованные объекты, список памятников истории и культуры Владимирской области постоянно пополняется. Так, за последние четыре года выявлено 1197 памятников. В целом процесс выявления и учета памятников осуществляется по научно обоснованной методике. Начиная с 1989 года средства, выделяемые на охранные мероприятия, идут отдельной строкой в областном бюджете, что позволяет сохранить их целевое использование.

Основой долгосрочной работы в сфере охраны и реставрации памятников области является «Комплексная перспективная программа сохранения и использования памятников истории и культуры Владимирской области», на базе которой формируются другие программы по консервации, реставрации и использованию конкретных памятников, областные целевые программы, например «Сохранение памятников белокаменного зодчества», «Реконструкция исторических городов», «Возрождение русской усадьбы», «Возрождение монастырей».

Условия сохранения среды существования памятников определяются проектами охранных зон и зон регулирования застройки. Одними из первых в России в 90-х годах владимирскими реставраторами были разработаны проекты охранных зон памятников культуры, зон регулирования застройки, охраны ландшафта и зон охраны культурного слоя для всех 16 исторических населенных мест Владимирской области.

В 1998 году Госцентром была завершена работа по инвентаризации памятников истории и культуры области, подготовлен и утвержден «Реестр памятников истории и культуры Владимирской области», что явилось важным этапом по созданию базы для развертывания дальнейшей работы по учету памятников, в том числе и по оформлению земельно-правовых документов.

В 80-е годы в области была проделана огромная работа по созданию развитой инфраструктуры туризма, приведению в порядок памятников на основных туристических маршрутах, приспособлению памятников к современным социальным нуждам и в первую очередь их музеефикации, сформировалась школа владимирских реставраторов, способных решать любые сложные вопросы. Опыт показывает, что состояние, сохранение и реставрация памятников во многом зависят от формы их современного использования. Наиболее благоприятные условия сохранности памятников складываются при неизменности их первоначального функционального назначения. В настоящее время использование памятников в области на 93% соответствует их первоначальному предназначению.

Другой особенностью эффективного сохранения и использования памятников является отношение к ним пользователей. Выявлено, что наиболее заинтересованное отношение проявляется в основном у двух категорий держателей: у собственников и балансодержателей зданий. Хорошая практика и плодотворная работа сложилась у Госцентра с различными религиозными конфессиями по передаче и совместному использованию культовых памятников. В области в их бессрочное и безвозмездное пользование было передано 335 памятников, в том числе 218 храмов и 17 монастырей, восстановление которых ведется в основном на средства церкви спонсоров. Реализуется Программа Госцентра и Владимиро-Суздальского Епархиального управления «Возрождение монастырей», в рамках которой проведены большие восстановительные работы. Госцентром практикуется привлечение внебюджетных средств: средств пользователей на реставрационные работы памятников, средств застройщиков, направляемых на инженерно-археологические исследования исторических территорий.

Гибкость реставрационной политики заключается и в том, что используются две формы расчета пользователей за аренду памятников: прямые денежные отчисления и непосредственное проведение ремонтно-реставрационных работ в качестве взаимозачета за аренду помещений.

Основным документом, определяющим обязанности сторон по сохранению памятников истории и культуры, условия проведения ремонтнореставрационных и консервационных работ, режим содержания памятников, а также ответственность за нарушение обязательств при передаче памятника в бессрочное безвозмездное пользование, является Охранный договор, заключаемый Госцентром с пользователем, включающий опись архитектурно-художественных элементов интерьеров памятника, акт технического состояния, план ремонтно-реставрационных работ и благоустройства территории памятника, особые условия использования.

Отсутствие утвержденного государством разграничения памятников на федеральную, областную и муниципальную собственность значительно сдерживает вложение средств пользователями на проведение ремонтно-реставрационных работ на памятниках, снимает часть ответственности за состояние культурного наследия с органов самоуправления. Эта проблема с помощью Министерства культуры РФ и Министерства по управлению госимуществом должна решаться при разграничении полномочий между Правительством Российской Федерации и администрацией области.

В настоящее время состояние памятников на территории Владимирской области таково, что требуется большой объем ремонтно-реставрационных работ: из 2666 памятников, состоящих на охране, в 2000 году более 2000 требуют ремонта, около 700 - срочных и противоаварийных работ. По приблизительным подсчетам, только на спасательные работы необходимо около 600 миллионов рублей.

В середине 90-х годов в связи с сокращением финансирования имеет место резкое уменьшение объемов ремонтно-реставрационных работ по недвижимым памятникам истории и культуры. Например, в 1997 году работы на памятниках области проводились на 23 объектах, в 1998 году в работе находилось 9 объектов, а в 1999 году продолжение работ за счет средств областного бюджета было на 4 памятниках. Более 60% объемов ремонтно-реставрационных работ, проводимых за счет средств областного бюджета, приходились на объекты, используемые и приспосабливаемые под нужды организаций культуры области. Практически прекратились работы по поддержанию памятников в надлежащем состоянии по туристическим маршрутам. Удаленные памятники, церкви, усадьбы разрушаются. В настоящее время, когда ни федеральный, ни областной бюджеты не выполняют обязательства по финансированию ремонтно-реставрационных работ, реставрационные организации оказались в критической ситуации, в 1999 году 10 из 14 практически прекратили свое существование. По прогнозам специалистов через пять-восемь лет исторические города будут иметь облик шестидесятых годов, если в ближайшее время не приступить к приведению памятников истории и культуры в надлежащий порядок.

Сегодня, как никогда, остро встал вопрос о сохранении кадров реставраторов. Такие понятия, как преемственность, повышение профессионального уровня, стажировка, подготовка кадров, охрана труда и другие исчезают из рабочего лексикона реставрационных организаций. Вместо них все чаще звучат слова: сокращение объема финансирования, сокращение объектов реставрации, сокращение уровня жизни всех участников реставрационного строительства. Разумеется, если не принять действенных мер государственного уровня, то не только Владимирская область, вся реставрационно-строительная отрасль страны потеряет редких специалистов, десятилетиями накопленные традиции, безвозвратно погибнут огромные культурные ценности, имеющие национальное и мировое значение.

И все же, несмотря на ухудшающуюся ситуацию в деле реставрационного строительства владимирский Госцентр ищет пути сдерживания негативных тенденций. Так, в целях осуществления обоснованной градостроительной политики и сохранения исторически сложившегося своеобразия городов и сел Владимирщины, Госцентр предложил совместно с департаментом архитектуры и градостроительства, комитетами по управлению имуществом, по физической культуре, спорту и туризму, а также организациями самоуправления разработать социально-экономическую «Программу реставрации и дальнейшего использования памятников истории и культуры до 2010 года». И как предпроекгную работу этой программы - привести в соответствие все необходимые правовые документы на пользование самими памятниками и выделенной вместе с ними землей.

Владимирский Госцентр настойчиво добивается законодательного усиления ответственности нарушителей правил охраны и использования памятников истории и кулыуры. Ежегодно в области происходит более 200 случаев различных нарушений. Однако в условиях сложной социально-политической и экономической обстановки невозможно обеспечить полное сохранение недвижимых памятников истории и культуры и усилить ответственность за нарушение порядка охраны, использования и их реставрации, руководствуясь действующим тогда Законом РСФСР «Об охране и использовании памятников истории и культуры» от 12 декабря 1978 года и одними лишь местными предписаниями.

В последнее время, в период 2000 - 2003 гг., наметились некоторые положительные тенденции в деле сохранения архитектурного наследия. Приостановился процесс сокращения финансирования объектов реставрации. Нехватка госсредств стала компенсироваться из других внебюджетных источников, в том числе за счет поступлений от туризма. Медленно, но верно растет число туристов. Если в 1996 году г. Суздаль посетило лишь 57 тыс. человек, то в 2000 году - уже 430, а в 2001 году цифра посещающих этот город-музей была более 500 тысяч человек. Кажется, рост значителен, и все же уровень 1980-х годов, когда Суздаль ежегодно посещало более миллиона одних только организованных туристов, все еще не достижим.

Таким образом, Владимирская область - одна из богатых памятниками истории и культуры России - является своего рода зеркалом многих, если не сказать всех, проблем по сохранению и использованию недвижимых памятников истории и кулыуры, которые в большей степени необходимо решать на государственном уровне.

7.2. Систематизированный перечень примеров и основные принципы инженерной реставрации экосистемы «объект реставрации - среда»

На примере нескольких уникальных объектов области остановимся более подробно на использовании системных принципов в предлагаемых методах исследований, диагностике состояния, проектировании и ведении реставрационных работ.

В период с 1991 по 2004 годы с участием автора элементы экосистемной методологии реализованы на 57 объектах инженерной реставрации Владимирской области, им посвящены 192 работы, в том числе: 8 региональных программ ИР, 40 научно-технических проектов, 12 отчетов о научно-техническом руководстве инженерно-реставрационными работами, 68 работ по экологическому мониторингу ПИиК, 30 работ по научно-техническому обследованию ПИиК и другие (прил. 2).

В 1992 году была разработана Программа инженерного обеспечения сохранности исторических объектов Владимирской области на 1993 - 2000 гг. (прил. 2 [6]), в которой впервые с экосистемных позиций рассмотрены проблемы сохранения памятников архитектуры области, предложены меры первоочередного и перспективного характера. Систематизированный перечень использования отдельных элементов экосистемного метода сохранения ЭС «ОРС» в практике инженерной реставрации приведен в табл. 7.1.

Проведенные исследования и накопленный опыт работы на недвижимых памятниках истории и культуры позволили сформулировать экосистемные принципы решения инженерных задач в реставрационном строительстве. К основным из них можно отнести следующие. Проведению восстановительно-реставрационных работ должны предшествовать комплексное научно-техническое обследование, в том числе инженерно-археологические изыскания памятника и среды его обитания, создание систем долголетнего мониторинга и численного моделирования значимых процессов изменения состояния ЭС «ОРС».

1. Восточный фасад северного крыла имел трещины шириной до 5 мм от уровня оконных перемычек до крыши. Кроме того, отмечалась активная деструкция кладки цоколя раствор швов и поверхность кирпича осыпались от переувлажнения и морозного выветривания.

2. Геодезические наблюдения за изменением пространственного положения сооружений Суздальского Кремля были начаты в апреле 1994 года и продолжаются по настоящее время. За этот период проведено шестнадцать циклов инструментальных наблюдений (прил. 2 140.).

3. Динамика перемещений геодезических марок проанализирована на материале графического построения, представленного картограммой деформоизо-гипс здания Архиерейских палат (рис. 3.13) (прил. 2 140.).

4. Анализ данных геотехнического мониторинга, а также предпроектные инженерно-археологические исследования технического состояния конструкций верхнего строения и подземной части здания Архиерейских палат позволили сделать следующие основные выводы.

5. Инженерно-археологические исследования Георгиевского собора в г. Юрьев-Польском

6. Здание Георгиевского белокаменного собора имеет сложную историю, связанную с неоднократными разрушениями в раннем периоде своего существования, и в настоящее время подвергается деформациям.

7. Рис. 7.17. Георгиевский собор в г. Юрьев-Польский, 1230 1234 гг.: а - реконструкция A.B. Столетова; б - реконструкция Г.К. Вагнера

8. В 60-х годах XV века Георгиевский собор в г. Юрьев-Польском обрушился. Восстановленное В.Д. Ермолиным здание собора в последующие столетия не раз подвергалось новым изменениям и обстройкам.

9. Инженерными и инженерно-археологическими изысканиями было обнаружено наличие подземных вод с относительно постоянным уровнем, мигрирующих по кровле водонепроницаемого слоя тугопластичного суглинка (прил. 2 128,146.).

10. Как показывают инженерно-археологические изыскания, в наружных восточных шурфах в абсидной зоне (рис. 7.19) подземная вода появлялась из-под подошвы фундаментов на абсолютной отметке 137.58 при глубине заложения•ч» 7/ ' ' \1. ОЗЯ^А52 / 1тН--—!—г—. . .!1

11. Ц -шурф 1909 г. Щ шурфы 1954 г. ^ - шурфы 1958 г. рЩ - шурфы 1960 г.- раскопы 1961 г.- шурфы 2000 г.- шурфы 2001 г.

12. Рис. 7.19. Схема раскопов и шурфов на площади застройки Георгиевского соборав г. Юрьев-Польский

13. Данный вывод позволил определить основные меры по выведению здания Георгиевского собора из аварийного состояния, предусматривающие, прежде всего, защиту от подтопления подземными водами.

14. Эти важные выводы представляют большой интерес, как в историческом, так и в инженерном плане.

15. Реконструкция здания Торговых рядов в г. Владимире

16. Ярким примером вышесказанного является комплекс Торговых рядов в г. Владимире. В течение двух столетий этот важнейший градостроительный объект испытывал на себе несколько этапов реконструкций и дошел до нашего времени сильно измененным.

17. Рис. 7.20. Фасад западного крыла здания Торговых рядов в г. Владимиредо реконструкции

18. Защита от подтопления здания областного театра кукол в г. Владимире

19. Рис. 7.21. Главный фасад областного театра кукол в г. Владимире: 1 разрушения на поверхности в местах постоянного намокания; 2 - трещины в кладке стен

20. Рис. 7.22. Схема подтопления здания театра кукол в г. Владимире: 1 стена южного фасада здания театра кукол; 2 - каменная ограда; 3 - здание фабрики

21. В 2001 году были осуществлены основные мероприятия проекта, что дало ожидаемый и существенный эффект.711. Выводы по главе 7

22. Рассмотрены проблемы сохранения ПИиК в изменяющихся гидрологических условиях на примере уникальной исторической территории города-памятника Суздаля.

23. Систематизированы примеры использования отдельных элементов экосистемного метода в практике инженерной реставрации при рассмотрении предмета, объекта и субъекта исследований.

24. В диссертации определено понятие «инженерная реставрация», ее основные принципы, место и роль в сохранении культурного и архитектурного наследия.

25. На анализе примеров инженерной реставрации ПИиК доказана ограниченность использования инъекционных методов при укреплении фундаментов и оснований исторических объектов.

26. Использование результатов исследований обеспечивает значительное сокращение затрат на научно-исследовательские, изыскательские, проектные, ремонтно-реставрационные работы за счет оптимизации принимаемых решений и эффекта целостности.

27. Аварии в строительстве. Технический анализ. Госстрой России, Ы., 1993. -62 с.

28. Алешкин Н.Н. Электросейсмоакустические методы обследования зданий. -М.: Стройиздат, 1982. 257 с.

29. Альбрехт Р. Дефекты и повреждения строительных конструкций: Пер. с нем. -М.: Стройиздат, 1979.-207 с.

30. Бабич Ю.Б., Цыбенко А.Р. Методы и алгоритмы автоматического формирования сетки треугольных конечных элементов. К., ОНТИ ИПП АН УССР, 1978.-92 с.

31. Барановский Е.Ю. Натурные исследования памятников архитектуры / Методические рекомендации. М.: Институт «Спецпроектреставрация», 1993.

32. Барбакадзе В.Г., Муракова С. Расчет и проектирование строительных конструкций и сооружений в деформируемых средах. М., 1989. - 467 с.

33. Бате К., Вилсон Е. Численные методы анализа и метод конечных элементов. М., 1982. - 412 с.

34. Бейм A.M., Ербаева Э.А. и др. Долгосрочное прогнозирование состояния экосистем. Новосибирск, 1998. - 238 с.

35. Вагнер Г.К. Белокаменная резьба Древнего Суздаля. М., 1975. - 183 с.

36. Валуйских В.П. Статистические методы оптимального проектирования конструкций: Моногр. / Владим. гос. ун-т; Владимир, 2001. 156 с.

37. Валуйских В.П., Авдеев С.Н. Программная система ОПК ГАСИ - Оптимальное проектирование конструкций гибким алгоритмом статистических испытаний. - М.: ГФАП СССР. - № 50890001310. - 46 с.

38. Валуйских В.П., Косыгин Е.В. Программная система КЭРОН Конечноэле-ментный расчет оснований и насыпей. - М.: ГФАП СССР. - № 5091000408, 1991.-38 с.

39. Варганов А.Д. Еще раз о суздальском соборе. // Советская архитектура. -М., 1977.-№2.

40. Вологодский Б.Ф., Зворыкин Н.П., Максимов П.Н. и др. Производство реставрационных работ // Методика реставрации памятников архитектуры: Пособие для архитекторов-реставраторов. -М., 1961. С. 101 - 176.

41. Волынский M.JI. Комплексное инженерное исследование памятников архитектуры. В сб.: Архитектурное наследие и реставрация. М., 1986. - С. 3238.

42. Вопросы консервации каменной кладки: Материалы совещания / Науч,-метод. совет по охране памятников культуры Министерства культуры СССР.-М., 1965.-70 с.

43. Воронин H.H. Архитектурный памятник как исторический источник // Советская археология. М., 1954. - № XIX. - С. 41 - 76.

44. Воронин H.H. Владимир, Боголюбово, Суздаль, Юрьев-Польский. М., 1974.-304 с.

45. Воронин H.H. Зодчество северо-восточной Руси XII -XV веков. Т. 1. - М., 1961.-583 с.

46. Восстановление памятников культуры: Проблемы реставрации. М., 1981. - 232 с.

47. Временная инструкция о порядке выявления, учета и постановки на охрану памятников истории и культуры Владимирской области. Владимир, 1985.

48. Вялое С.С., Зарецкий Ю.К., Городецкий С.Э. Расчеты на прочность и ползучесть при искусственном замораживании грунтов. Л., 1981. - 199 с.

49. Гаццола П. И. и др. Консервация и реставрация памятников и исторических зданий. Пер. с франц. 1978. - М.: Стрйиздат, 1978. - 320 с.

50. Гендель Э.М. Инженерные работы при реставрации памятников архитектуры. -М, 1980.-216 с.

51. Голъдштейн М.Н., Кишнер С.Г., Шевченко М.И. Расчеты осадок и прочности оснований зданий и сооружений. К., 1977. - 208 с.

52. Грабарь И.Э. О древнерусском искусстве. М.: Наука, 1966. - 387 с.28 .Даниленко Т.С. Геодезические работы при создании комплексов инженерных объектов. М., 1985. - 223 с.

53. Дьяконов В.П. Справочник по алгоритмам и программам на языке Бейсик для персональных ЭВМ. М., 1987. - 240 с.

54. Жив A.C., Косыгин Е.В. Анализ причин разрушения сельскохозяйственных зданий // Бетон и железобетон. 1996. - № 6. - С. 10-11.

55. Жив A.C., Косыгин Е.В. Применение грибовидных перекрытий при реконструкции общественных зданий в городе Владимире. // Повышение качества строительных работ, материалов и проектных работ: Междунар. сб. науч. тр., Брянск, 2000. С. 378 - 380.

56. Жив A.C., Косыгин Е.В., Жив Ю.А., Зотов A.B., Чернов В.Н. Способ выправления крена протяженных стен: Патент на изобретение 2122091; заявл. № 96112411, 18.06.1996; опубл. 20.11.1998, бюл. № 32; приор. 18.06.1996. -8 е., ил. 3.

57. Задворнев Г.А. Учет физической и геометрической нелинейностей при решении задач механики сыпучих и пластических сред // Физ.-техн. проблемы разраб. полезных ископаемых. 1987. - № 6. - С. 19 - 24.

58. Зарецкий Ю.К. Теория консолидации грунтов. М., 1967. - 270 с.

59. Зарецкий Ю.К., Лоббардо В.П. Статика и динамика грунтовых плотин. -М„ 1983.- 190 с.

60. Зворыкин Н.П. Инженерное благоустройство, отвод воды, отмостки, освещение. //В кн.: Памятники архитектуры и современная городская застройка.-М., 1973.-е. 145- 148.

61. Зворыкин Н.П. Укрепление наземных конструкций // Методика реставрации памятников архитектуры. М., 1977. - С. 147 - 157.

62. Зенкевич О., Чанг И. Метод конечных элементов в теории сооружений и в механике сплошных сред. М., 1974. - 576 с.

63. Инструкция к Открытым листам на право производства археологических разведок и раскопок, выдаваемым Институтом археологии АН СССР. М., 1984.

64. Инструкция о порядке учета, обеспечения сохранности, содержания, использования и реставрации недвижимых памятников истории и культуры. / Главное управление охраны памятников архитектуры Комитета по делам архитектуры при Совете министров СССР. М., 1986.

65. Истомин Б.С. Квалиметрия методическая основа комплексной оценки качества архитектурно-строительных решений. ПГС, 1/98.

66. История и теория реставрации памятников архитектуры: Сб. науч. тр. / Центр, н.-и. и проект, ин-т по градостроительству. М., 1986. - 100 с.

67. Кандауров И.Н. Механика зернистых сред. JL, 1966. - 320 с.

68. Кантакъюзино Ш., Брант С. Реставрация зданий. Пер. с англ. А.Г. Раппопорта. М.: Стройиздат, 1984. - 274 с.

69. Караулов Е.В. Каменные конструкции; их развитие и сохранение. М., 1996.-243 с.

70. Комисарчик Р.Г. Методы технического обследования ремонтируемых зданий. М.: Стройиздат, 1975. - 88 с.

71. Косыгин Е.В. Методика расчета и оптимального проектирования железнодорожного земляного полотна при статических и динамических нагрузках: Автореф. диск-та техн. наук. М., 1993. - 23 с.

72. Косыгин Е.В. Управление в строительстве (строительный менеджмент): Учеб. пособие / Владим. гос. техн. ун-т; Владимир, 1995. 77 с.

73. Косыгин Е.В. Экологический мониторинг памятников архитектуры Владимирской области и проблемы их инженерной реставрации // Итоги строительной науки: Тез. докл. междунар. н.-техн. конф. Владимир, 2001. - С. 204-207.

74. Косыгин Е.В. Экосистемная реставрация памятников архитектуры: Моногр. / Владим. гос. ун-т; Владимир, 2002. 237 с.

75. Косыгин Е.В. Экологический мониторинг Спасо-Евфимиевского монастыря // Суздальский Спасо-Евфимиев монастырь в истории и культуре России: Материалы научно-практ. конф. Владимир-Суздаль, 2003. - С. 101106.

76. Косыгин Е.В. Экологический и геотехнический мониторинг объектов инженерной реставрации // Строительная наука производству: Сб. научн. тр. - Владимир, 2003. - С. 102-104.

77. Косыгин Е.В. Геотехнический мониторинг сооружений Спас-Евфимиева монастыря в г. Суздале // Природные условия строительства и сохранения храмов Православной Руси: Материалы 2-го Междунар. научно-практ. симпозиума. Сергиев Посад, 2003. - С. 169-170.

78. Косыгин Е.В., Винникова Т.П., Оробинский B.C. Наблюдения за деформациями памятников старины // VI Международная научно-техническая конференция молодых ученых и студентов: Тез. докл. СПб, 1997. - С. 48 -52.

79. Косыгин Е.В. Наблюдения за деформациями и осадками в системе комплексного контроля за сохранением исторического объекта // Проблемы строительно-инвестиционного комплекса: Тез. докл. междунар. н.-техн. конф. Владимир, 1997. - С. 102 - 104.

80. Косыгин Е.В., Румянцева Р.Н., Снегирева Т.К. Основы бизнеса в строительстве: Учеб. пособие/Владим. гос. ун-т; Владимир, 1999. 141 с.

81. Косыгин Е.В. Экосистемный подход к сохранению объектов строительного искусства // Региональные проблемы развития строительного комплекса: Тез. докл. регион, конф. Владимир, 1995. - С. 44 - 46.

82. Косыгин Е.В., Цернант A.A. Диалоговая система расчета и оптимизации конструкций насыпей и оснований на ПЭВМ IBM PC // Расчет и компьютерное проектирование деревянных конструкций: Тез. докл. Всесоюзн. на-учно-практ. сем. Владимир, 1991. - С. 39 - 40.

83. Котлов Ф.В. Изменение геологической среды под влиянием деятельности человека. М.: Недра, 1978.

84. Кудрявцев И.А. Определение напряженно-деформированного состояния точек массива грунта с использованием метода конечных элементов. Гомель, 1990. -36 с.

85. Кулешова И. А. Борьба с биоразрушителями белого камня и его очистка. -М.: Ассоциация «Росреставрация», 1991. 40 с.

86. Консервация и реставрация памятников и исторических зданий. М., 1978. -320 с.

87. Лазарев КБ. Математические методы оптимального проектирования конструкций. -Новосибирск, 1974. 191 с.

88. Левинсон Н.Р. Ремонт и реставрация памятников архитектуры // Московский краевед. Вып. 7-8. - М., 1929. — С. 85 - 102.

89. Линч К. Образ города. М., 1982. - 328 с.

90. Лихачев Д.С. Избранное о культурном и природном наследии // Экология культуры. М., 2000. - С. 11 - 24.

91. Максимов П.И. Основные положения научной методики реставрации памятников архитектуры // Практика реставрационных работ. М., 1958. -Сб. 2.- С. 5-18.

92. Максимов П.Н., Михайловский Е.В., Ратия Ш.Е. Исследование памятников архитектуры // Методика реставрации памятников архитектуры: Пособие для архитекторов-реставраторов. -М., 1961. С. 43 - 84.

93. Малышев М.В. Прочность грунтов и устойчивость оснований сооружений. -М., 1980.-245 с.

94. Медникова Е.Ю., Раппопорт П.А., Селиванова Н.Б. Древнерусские строительные растворы // Советская археология. 1983. - № 2. - С. 152 - 161.

95. МейзДж. Теория и задачи механики сплошных сред. М., 1974. - 318 с.

96. Метод конечных элементов в строительной механике и механике твердого тела / Аннотированный библиогр. указатель отечественной литературы. 1970 1976 гг. - Л., 1977. - 190 с.

97. Методика определения физического износа гражданских зданий. М., 1970.

98. Методика полевых археологических исследований. М., 1983. - 78 с.

99. Методика реставрации памятников архитектуры. М., 1977. - 168 с.

100. Методические основы научных исследований проблемы реконструкции центральных районов и общественного центра Таллинна. М.: НИТИ по гражданскому строительству и архитектуре, 1969.

101. Методические рекомендации по экологическому мониторингу недвижимых объектов культурного наследия / Институт наследия; М., 2001. 223 с.

102. Милъчик М.И. Проблемы воссоздания памятников архитектуры. Сб. науч. тр. М.: IIМС по охране памятников культуры. 1992, 34 с.

103. Михайловский Е.В. Общественное значение памятников архитектуры // Теория и практика реставрационных работ. М., 1972. - Сб.3.-С.5-12.

104. Михайловский Е.В. Предпроеьсгные натурные исследования // Методика реставрации памятников архитектуры. М., 1977. - С. 49 - 58.

105. Михайловский Е.В. Реставрация памятников архитектуры: Развитие теоретических концепций. М., 1971. - 190 с.

106. Михно Е.П. Восстановление разрушенных сооружений. М.: Воениздат, 1974.-272 с.

107. Мюллер-Менкенс Г. Новая жизнь старых зданий: Пер. с нем. М., 1981. -247 с.

108. Натурные исследования памятников архитектуры. Методические рекомендации. М.: «Спецпроектреставрация», 1993.

109. Никифоров А.А. Культурный слой и его значение в сохранении памятников истории и культуры. Автореф. . канд. геол. н. М., 1995.

110. Никонов Н.Н. Большепролетные покрытия. Анализ и оценка. М.: Ассоциация строительных вузов, 1998. 432 с.

111. Обследование и испытание сооружений: Учеб. для вузов / О.В. Лужин и др. М.: Стройиздат, 1987. - 263 е.: ил.

112. Оробинский B.C., Винникова Т.П., Косыгин Е.В. Результаты наблюдения за деформациями Суздальского Кремля // Итоги строительной науки: Тез. докл. междунар. н.-техн. конф., Владимир, 2001. С. 213 - 215.

113. Охрана памятников истории и культуры в России. XVIII начало XX в.: Сб. документов / Институт истории АН СССР, Ленингр. отд.; Центр, гос. ист. архив СССР; М., 1978. - 356 с.

114. Памятники архитектуры и искусства. Юрьев-Польский. М., 1985. -143 с.

115. Памятники истории и культуры Владимирской области. Владимир: Изд-во «Покрова», 1996. 520 с.

116. Пашкин ЕМ. Инженерно-геологическая диагностика деформаций памятников архитектуры. М., 1998. - 255 с.

117. Пашкин Е.М., Бессонов Г.Б. Диагностика деформаций памятников архитектуры. -М., 1984. 151 с.

118. Подъяполъский С. С. Концепции методики реставрации памятников архитектуры в Италии // Методика и практика сохранения памятников архитектуры. М., 1974. - С. 128 - 135.

119. Подъяполъский С.С. и др. Реставрация памятников архитектуры. М., 1988.-264 с.

120. Попов Г. Т., Бурак Л.Я. Техническая экспертиза жилых зданий старой застройки. 2-е изд. доп. Л.: Стройиздат, 1986. - 240 с.

121. Прагер В. Основы теории оптимального проектирования. М., 1977. -117 с.

122. Пруцын О.И. Реставрация и реконструкция архитектурного наследия. Теоретические и методические основы реставрация исторического и архитектурного наследия. Уч. пос. М.: Академия реставрации, 1996. - 91 с.

123. Пруцын О.И. Строительные материалы для реставрации памятников архитектуры: Учеб. пособие / МАрхИ; М., 1981. 112 с.

124. Раппопорт П.А. О методике археологических раскопок памятников древнерусского зодчества // Краткие сообщения Института археологии АН СССР. Вып. 135. - М., 1973. — С. 17 - 22.

125. Раппопорт П.А. Русская архитектура X XIII вв.: Каталог памятников. -Л., 1982.-136 с.

126. Рейтменгер К.П. Белый камень построек Древней Руси. М.: Природа, 1964, №4, с. 79-82.

127. Рекомендации по мониторингу технического состояния памятников истории и культуры, находящихся под угрозой. В.А. Виноградов. М.: Проектный институт по реставрации памятников истории и культуры, 1993.

128. Ржанщын Б.А. Химическое закрепление грунтов основания // Методика реставрации памятников архитектуры. М., 1977. - С. 139 - 146.

129. Ройтман А.Г. Деформации и повреждения зданий. М.: Стройиздат, 1987.-160 с.

130. Рояк Г.С. Внутренняя коррозия бетона. Труды ЦНИИС. Выпуск № 210. М., 2002.-156 с.

131. Руководство по наблюдениям за деформациями фундаментов зданий и сооружений. -М., 1967.

132. Синицын А.П. Метод конечных элементов в динамике сооружений. М., 1978.-231 с.

133. Скальный B.C., Косыгин Е.В. Проблемы сохранения, причины разрушения и первичное обследование недвижимых памятников архитектуры и истории / Моногр. / ОрелГАУ; Орел, 2003. 201 с.

134. Скальный B.C., Косыгин Е.В. Социально-экономические проблемы сохранения и причины разрушения недвижимых памятников архитектуры и истории / Моногр. / ОрелГАУ; Орел, 2002. 183 с.

135. Скальный B.C., Косыгин Е.В., Сорочан Е.А. Мониторинг деформационных процессов фундаментов здания Архиерейских палат Суздальского

136. Кремля // Основания, фундаменты и механика грунтов, 2002. № 2. - С. 14 -17.

137. Скальный B.C., Косыгин Е.В., Тур H.H. Способ укрепления конструкций исторических памятников: Патент на изобретение № 2123567; заяв. № 95104035, 21.03.1995; опубл. 20.12.1998, бюл. № 35; приор. 21.03.1995. -12 е., ил. 8.

138. Складнее H.H. Оптимальное проектирование конструкций и экономия материальных ресурсов // Строит, механика и расчет сооружений. Приложение к журналу. 1982. - № 6. - С. 17-21.

139. Слукин В.М. Инженерные методы исследования памятников архитектуры. Уч. пос. / МАРХИ. М.: МАРХИ, 1986. - 103 с.

140. Слукин В.М. Неразрушающие методы исследования памятников архитектуры. Свердловск, 1988. - 205 с.

141. Смирнов А.Ф. и др. Строительная механика. Динамика и устойчивость сооружений. М., 1984. - 415 с.

142. Советский энциклопедический словарь. М., 1983. - 1599 с.

143. Современные методы обследований зданий. Н.Г. Смоленская, Л.А. Ду-дышкина, А.Г. Ройтман. М.: Стройиздат, 1972. - 80 с.

144. Сорочан Е.А., Скальный B.C., Косыгин Е.В. Деформации собора Рождества Богородицы Суздальского Кремля // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1997. - № 2. - С. 16-18.

145. Сорочан Е.А., Косыгин Е.В., Скальный B.C. Концептуальные проблемы подтопления подземных городов и проектирование эколого-защитных мероприятий // Подземный город: геотехнология и архитектура: Тез. докл. междунар. конф. СПб, 1998. - С. 1/4 - 4/4.

146. Сорочан Е.А., Скальный B.C., Косыгин Е.В. Укрепление склона территории Васильевского монастыря в г. Суздале // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1997. - № 5. - С. 27 - 30.

147. Спарро P.A., Спасская Д.К Опыт реставрации поверхности каменных кладок растворами на полимерной основе. // В кн.: Реставрация и исследования памятников культуры, вып. 1, 1975. С. 206 - 208.

148. Степанов B.JI., Флоренский К.П. и др. Опыт борьбы с разрушениями камня в памятниках архитектуры XII ХШ вв. / В кн.: Памятники культуры, т. 1. - М., 1960. - С. 209 - 230.

149. Столетов A.B. Материалы к реконструкции Георгиевского собора 1152 года города Юрьев-Польского // Культура древней Руси. М., 1966.

150. Столетов И.А. Реконструкция исторического ядра Владимира и других древних городов области // На стройках России. М., 1986,- № 1- С.15-22.

151. Тер-Мартиросян З.Г. Прогноз механических процессов в массивах многофазных грунтов. М., 1986. - 290 с.

152. Тетиор А.Н. Архитектурно-строительная экология. Устойчивое развитие.-М., 2003.-450 с.

153. Труфанова И.В. Исследования памятников архитектуры в целях реставрации: Уч. пос. Владимир, 1996. - 48 е., ил., табл.

154. Тур H.H., Косыгин Е.В., Скальный B.C., Нефедова Г.А. Способ получения строительного раствора: Патент на изобретение № 2163899; заяв. № 98123384, 21.12.1998; опубл. 10.03.2001, бюл. № 7; приор. 21.12.1998. 6 с.

155. Улицкий В.М., Егоров А.И. Геотехнические инженерные проблемы сохранения памятников и исторических городов. ОФМГ, № 6. 1996.

156. Фадеев А.Б. Метод конечных элементов в геомеханике. М., 1987. -221 с.

157. Федоровский В.Г. Современные методы описания механических свойств грунтов. Обзор. М., 1985. - 68 с.

158. Фидзелъ И.А. Дефекты и методы их устранения в конструкциях и сооружениях. -М., 1970. 175 с.

159. Филин В.А. Видеоэкология. Что для глаза хорошо, а что плохо. - М.: МЦ «Видеоэкология», 2001. - 312 с.

160. Философский энциклопедический словарь. М., 1983. - 838 с.

161. Флорин Б.А. Основы механики грунтов. M.-JL, 1951. - T. I. - 567 е., 1961.-T. II.-570 с.

162. Хакен Г. Синергетика: Иерархия неустойчивостей в самоорганизующихся системах и устройствах. М.: Мир, 1985. - 411 с.

163. Цернант A.A. Методологические основы создания технологий третьего тысячелетия для транспортного строительства // Институт на пороге третьего тысячелетия: Труды ЦНИИС, № 203 Москва, 2000. - С. 14 - 40.

164. Цернант A.A. Систематология измерений параметров природно-технических систем (ПТС) // Экспериментальные исследования инженерных сооружений: Сб. тр. 7-й Всесоюзн. конф. Сумы, 1991. - С. 383 - 386.

165. Цернант A.A. Сооружения земляного полотна в криолитозоне: Дис. в форме научного докл. . д-ра техн. наук. М., 1998. - 65 с.

166. Цернант A.A. Экосистемный подход к управлению качеством природно-технических систем // II Всесоюзная школа-семинар по проблемам оптимизации: Тез. докл. -Владимир Суздаль, 1990. - С. 67 - 71.

167. Цернант A.A., Ким В.К. Расчет грунтовых, сооружений армированных геотекстилем // Изв. вузов. Строительство и архитектура. Новосибирск, 1987.-№ 9.-С. 96-101.

168. Цернант A.A., Ким В.К. и др. Расчет армирования массивов грунта с применением МКЭ и нелинейной механики грунтов // Современные проблемы нелинейной механики грунтов. Тез. докл. Всесоюзн. конф. Челябинск, 1985. - С. 170-171.

169. Цернант А.А., Меренков В.П. Конструкции насыпей из твердомерзлых песков с прослойками из геотекстилей // Транспортное строительство. -1988. -№ 5. -С. 6-7.

170. Цытович Н.А. Механика грунтов. М., 1963. - 636 с.

171. Цытович Н.А., Тер-Мартиросян З.Г. Основы прикладной геомеханики в строительстве. М., 1983. - 232 с.

172. Швец В.Б. и др. Усиление и ремонт фундаментов. М.: Стройиздат, 1985.-203 с.

173. Штейман Г.А. Архитектурные конструкции русских каменных сооружений XVI XVII вв. // Архитектурное наследство. - М., 1967. - Вып. 16. -С. 29-40.

174. Штеидер Г.М. Древняя строительная техника как метод изучения русского зодчества // Архитектурное наследие и реставрация: Реставрация памятников истории и культуры России. М., 1986. - С. 9 - 31.

175. Экологический мониторинг культурного наследия. Анализ и документы / Институт наследия; М., 1999. 161 с.

176. Юнг В.Н. О древнерусских строительных растворах // В кн.: Сборник научных работ по вяжущим растворам. М., 1949. - С. 125 - 138.

177. Яблонский С.В. Основные понятия кибернетики. В сб. «Проблемы кибернетики», вып. 2., М., 1959; и т.д.

178. Antes Н., Voncforoff О. Dynamic soil-fluid interaction analysis by the Boundary element method // Proc. 2 th Boundary elem. technol. Conf. -Southampton, 1986. P. 682 - 698.

179. Colden M. Theoretical modell of possible mechanisms of soil reinforcement by geotextiles // J. Envizon. Sci 1987. - N 2. - P. 27 - 32.

180. Collins I. F., Gunn С. I., Pender M. J. Slope stability analyses for materials with a non linear failure envelope // Int. I. Numer and anal. meth. geomech. -1988.-N5.-P. 533-550.

181. Drucker D. С., Prager W. Soil mechanics and plastic analysis or limit design. -Quart. 1952.-P. 212.

182. Leon P. La vie des monuments fran Cais. Paris, 1951. - 584 p.

183. Lewis R. A finite element simulation of frost heave in soils // Ground Freezing. Rotterdam, 1988. - P. 23 - 80.

184. Perogalli C. Mjnumenti e metodi di valorizzazione. Milano, 1954. - 152 p.

185. Valuyskikh V., Kosygin E. Programme of flexible of random search for personal computers //Тезисы докл. учред. конф. Междунар. ассоциации по нетрадиционным методам оптимизации . Дивногорск, 1992. - С. 34 - 35.

186. Vermeer P.A., Langen Н. Soil collapse computations with finite elements // Ing. Arch. - 1989 - N 3. - P. 221 - 236.

187. Zhiv A.S., Kosygin E.V. Evalnation of Seismic Resistance of Special hell Structures // International Congress «Concrete in the service of manking, Dundee Scotland, 1996, p. 39-45.

188. Фадеев А.Б. Метод конечных элементов в геомеханике. М., 1987. -221 с.

189. Федоровский В.Г. Современные методы описания механических свойств грунтов. Обзор. М., 1985. - 68 с.

190. Фидзелъ И.А. Дефекты и методы их устранения в конструкциях и сооружениях. М., 1970. - 175 с.

191. Филин В.А. Видеоэкология. Что для глаза хорошо, а что плохо. - М.: МЦ «Видеоэкология», 2001. - 312 с.

192. Философский энциклопедический словарь. М., 1983. - 838 с.

193. Флорин Б.А. Основы механики грунтов. M.-JI., 1951. - T. I. - 567 е., 1961.-T. II.-570 с.

194. Хакен Г. Синергетика: Иерархия неустойчивостей в самоорганизующихся системах и устройствах. М.: Мир, 1985. - 411 с.

195. Цернант A.A. Методологические основы создания технологий третьего тысячелетия для транспортного строительства // Институт на пороге третьего тысячелетия: Труды ЦНИИС, № 203 Москва, 2000. - С. 14-40.

196. Цернант A.A. Систематология измерений параметров природно-технических систем (ПТС) // Экспериментальные исследования инженерных сооружений: Сб. тр. 7-й Всесоюзн. конф. Сумы, 1991. - С. 383 - 386.

197. Цернант A.A. Сооружения земляного полотна в криолитозоне: Дис. в форме научного докл. . д-ра техн. наук. М., 1998. - 65 с.

198. Цернант A.A. Экосистемный подход к управлению качеством природно-технических систем // II Всесоюзная школа-семинар по проблемам оптимизации: Тез. докл. -Владимир Суздаль, 1990. - С. 67 - 71.

199. Цернант A.A., Ким В.К. Расчет грунтовых, сооружений армированных геотекстилем // Изв. вузов. Строительство и архитектура. Новосибирск, 1987.-№ 9.-С. 96-101.

200. Цернант A.A., Ким В.К. и др. Расчет армирования массивов грунта с применением МКЭ и нелинейной механики грунтов // Современные проблемы нелинейной механики грунтов. Тез. докл. Всесоюзн. конф. Челябинск, 1985.-С. 170-171.

201. Цернант А.А., Меренков В.П. Конструкции насыпей из твердомерзлых песков с прослойками из геотекстилей // Транспортное строительство. -1988.-№5.-С. 6-7.

202. Цытович Н.А. Механика грунтов. М., 1963. - 636 с.

203. Цытович Н.А., Тер-Мартиросян З.Г. Основы прикладной геомеханики в строительстве. М., 1983. - 232 с.

204. Швец В.Б. и др. Усиление и ремонт фундаментов. М.: Стройиздат, 1985.-203 с.

205. Штейман Г.А. Архитектурные конструкции русских каменных сооружений XVI XVII вв. // Архитектурное наследство. - М., 1967. - Вып. 16. -С. 29 -40.

206. Штендер Г.М. Древняя строительная техника как метод изучения русского зодчества // Архитектурное наследие и реставрация: Реставрация памятников истории и культуры России. М., 1986. - С. 9 - 31.

207. Экологический мониторинг культурного наследия. Анализ и документы / Институт наследия; М., 1999. 161 с.

208. Юнг В.Н. О древнерусских строительных растворах // В кн.: Сборник научных работ по вяжущим растворам. М., 1949. - С.125-138.

209. Яблонский С.В. Основные понятия кибернетики. В сб. «Проблемы кибернетики», вып. 2., М., 1959; и т.д.

210. Antes Н., Voncforoff О. Dynamic soil-fluid interaction analysis by the Boundary element method // Proc. 2 th Boundary elem. technol. Conf. -Southampton, 1986. P. 682 - 698.

211. Colden M. Theoretical modell of possible mechanisms of soil reinforcement by geotextiles // J. Envizon. Sci 1987. - N 2. - P. 27 - 32.

212. Collins I. F., Gunn С. I., Pender M. J. Slope stability analyses for materials with a non linear failure envelope // Int. I. Numer and anal. meth. geomech. -1988.-N 5.-P. 533 -550.

213. Drucker D. С., Prager W. Soil mechanics and plastic analysis or limit design. -Quart. 1952.-P. 212.

214. Leon P. La vie des monuments fran Cais. Paris, 1951. - 584 p.

215. Lewis R. A finite element simulation of frost heave in soils // Ground Freezing. Rotterdam, 1988. - P. 23 - 80.

216. Perogalli C. Mjnumenti e metodi di valorizzazione. Milano, 1954. - 152 p.

217. Valuyskikh V., Kosygin E. Programme of flexible of random search for personal computers //Тезисы докл. учред. конф. Междунар. ассоциации по нетрадиционным методам оптимизации . Дивногорск, 1992. - С. 34 - 35.

218. Vermeer P.A., Langen Н. Soil collapse computations with finite elements // Ing. Arch. - 1989 - N 3. - P. 221 - 236.

219. Zhiv A.S., Kosygin E.V. Evalnation of Seismic Resistance of Special hell Structures // International Congress «Concrete in the service of manking, Dundee Scotland, 1996, p. 39-45.

220. Владимирский государственный университет1. На правах рукописи

221. Косыгин Евгений Владимирович

222. ОСНОВЫ ИНЖЕНЕРНОЙ РЕСТАВРАЦИИ И СОХРАНЕНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ПАМЯТНИКОВ ИСТОРИИ И КУЛЬТУРЫ -НА БАЗЕ ЭКОСИСТЕМНОГО МЕТОДА