Укрепление деревянных конструкций

Основной вид усиления стержневых систем — ферм, стропил и завершающих конструкций — частичная или полная замена их поврежденных элементов. Способ замены и стыковки зависит от характера работы стержня в системе. Сжатые элементы— верхние пояса ферм и подкосы соединяются и включаются в работу с помощью лобовых и угловых врубок, подстрахованных хомутами и шпильками. Наиболее ответствен в сжатых частях ферм опорный узел. При его неплотном соединении, допускающем люфт, происходит «расползание» контура верхнего пояса. Соответственно опускаются подвешенные к нему конструкции перекрытия или затяжка. Провис нижнего пояса тем больше, чем острее угол наклона верхнего: при наклоне верхних поясов ферм московского Манежа 18° провис затяжек и потолка составляет 40—60 см.

Замена растянутых элементов — подвесок и нижних поясов ферм сложнее, так как при любом способе соединения материал стыкуемых конструкций работает в невыгодном режиме скалывания или поперечного смятия волокон. Обычно стык нижних поясов осуществляется с помощью боковых деревянных или металлических накладок, стянутых болтами. Иногда при небольших растягивающих усилиях применяется старый способ соединения — так называемый «голландский зуб».

Короткая вставка в поясах ферм, стропил, а также в балках перекрытий называется обычно протезом. Протезирование изгибаемых элементов, например концов длинных потолочных балок, требует высокой прочности работ, применения тщательно подогнанных хомутов и стержней. Протезируют обычно уникальные неразрезные пояса ферм и балки или потолочные конструкции, несущие ценный лепной декор и имеющие акустичекое значение (конструкции перекрытий Московской консерватории).

Если по какой-либо причине протезирование элементов и подтяжка узлов не обеспечивают несущей способности конструкции (или надлежащей геометрии подвесного перекрытия), фермы и стропила или усиливаются дополнительными стержнями, или дублируются современными конструкциями. К частичному дублированию относят, например, устройство металлическх затяжек, разгружающих нижние пояса ферм и распорных завершающих систем, стойки и прогоны металлических фахверков в каркасных де-

ревянных зданиях. При полном дублировании разгружаются все элементы исторических конструкций, которым отводится главным образом экспозиционная роль. Пропорциональное и констролируемое разделение функций между дублирующими и основными элементами, например стальными и деревянными балками перекрытий, представляется нереальным как из-за различных жесткостных характеристик материалов, так и из-за сложности передачи нагрузки.

Кроме решения методических проблем, а также вопросов статики и конструирования узлов из разнородных материалов, усиление и консервация деревянных сооружений подразумевают и обеспечение оптимального температурно-влажностного режима, вентиляции и пожарной защиты. Лесоматериал, заменяющий разрушенные элементы, должен быть кондиционным и ни в коем случае не служить стимулятором распространения гриба и жуков.

Укрепление и консервация срубов. Укрепление массивных деревянных сооружений в виде простых и сложных срубов, мостов, ряжей и т.п. заключается главным образом в переборке венцов стен, подвалов, наката. Выборочная замена сгнивших венцов производится с местным «разжимом» сруба клиньями или домкратами. При замене подряд нескольких целых венцов, углов и несущих простенков вышерасположенная часть сруба вместе с конструкцией перекрытия предварительно вывешивается.

Следует заметить, что введение свежих бревен в сильно деформированные (перекошенные и провалившиеся) срубы мало влияет на их устойчивость. Более того, новые элементы, не связанные в самостоятельный каркас, могут оказаться чужеродными жесткими включениями в пластичную структуру старого сруба, концентрирующими нагрузки и напряжения. Угловые соединения при высыхании новой (сырой) древесины расходятся, причем чем больше диаметр венцов и их влажность, тем больше зазор на врубках. Неплотные и пустые угловые сопряжения могут стать причиной выпадения целой стены или обрушения всего сруба под действием ветровой и любой другой боковой нагрузки. Наиболее сложно укрепление высоких срубов — башен, церквей, мельниц.

Среди способов сохранения срубов — полная их переборка с предварительной нумерацией венцов и последующая специальная обработка древесины, например пропитка в вакуумных камерах. Необработанный, разобранный материал, оставаясь на площадке или в штабеле, может быстро потерять свои кондиции — усохнуть, загнить или деструктироваться из-за смены среды существования. Вновь собираемые на старом или, тем более, новом месте срубы из необработанной древесины часто настолько меняют свою геометрию, что их столярные и декоративные элементы — двери, окна, причелины и др. оказываются совершенно непригодными, значительно не «вписываясь» в свои проемы и места. Любая разборка и транспортировка исторических срубов на территории специальных заповедников, как и использование для вычинки современной древесины, должны быть строго аргументированы.