Сгради

Сигурността на конструкциите и човешкия живот са водещи при всяко проектно решение

Споделяне
Проф. д-р инж. Марина Трайкова, Строителен факултет, УАСГ

Марина Трайкова е завършила УАСГ, специалност: инженер по промишлено и гражданско строителство, профил: конструкции. Специализира в Технически университет - инженер по приложна математика, защитава дисертация през 1991 г. в УАСГ г. Професор в УАСГ - Строителен факултет, кат. "Масивни конструкции", с лекционни курсове "Стоманобетон", "Стоманобетонни конструкции", "Реконструкция и модернизация на сгради", "Диагностика, възстановяване и усилване на сгради". Автор на голям брой научни публикации, на учебници, участник в много изследователски проекти. Председател на националната група на IABSE – International Association for Bridge and Structural Engineering. Член на технически комитет ТК-56 към БИС "Проектиране на строителни конструкции". Съучредител и член на КИИП.

Професионално се занимавам със съществуващи и исторически обекти (сгради) отдавна. И всички тези проекти са ми скъпи, защото във всеки от тях съм оставила нещо от себе си, но и нещо ново съм научила. Наученото в практиката е най-ценното, което мога да споделя със студентите. Щастлива съм, че съм имала и имам възможността да работя по много и различни обекти, задачи, проекти и експертизи.

От години съм член на IABSE (International Association for Bridge and Structural Engineering), като в момента съм и председател на Националната група на IABSE - България. Към тази асоциация се включих и вече от много години съм член и заместник-председател на работната група Construction history for design. Това ми даде възможност да се запозная с опита на колеги от целия свят, както и да бъда съавтор в едно от изданията на IABSE, свързано с исторически обекти - Engineering History and Heritage Structures – Viewpoints and Approaches, 2017. Издаването на тази книга беше една от най-интересните задачи, свързана с исторически сгради. В нея са включени и примери от България и българското културно-исторически наследство, което смятам, че беше много важно за популяризирането на нашата история и култура.

Историята на Захарна фабрика е много дълга и независимо от актуалното състояние на обекта, проучването и експертизата, които бяха изготвени, бяха особено важни, защото след презентиране на комплекса през 2015 г. на конгреса на IABSE в Женева (докладът е подготвен и представен от Марина Трайкова и Милена Металкова-Маркова) колектив от инженери и архитекти от Швейцария посетиха фабриката през 2016 г. и предложиха концепция за нейното опазване и развитие. Проектното проучване целеше да се докаже, че има полза от съчетаването на консервацията и реставрацията с потенциална промяна на предназначението и дострояване, което да задоволи съвременните нужди, като се покаже, че има изключителни възможности, които лежат в тази зона и в конкретния ансамбъл.

Сигурността на конструкциите и опазването на човешкия живот е водещото начало при вземане на всяко проектно решение. Този въпрос е особено актуален, когато говорим за страни, разположени в сеизмични райони. За съжаление обаче последиците от земетресенията, и не само в Хърватия, Италия и Албания, са винаги много сериозни, особено когато става дума за загуба на човешки живот и материални загуби. Земетресенията са едни от най-сериозните причини за повреди и разрушаване на сградите и особено на тези, които са част от историческото наследство. Земетресението може да причини различни щети пряко и косвено на историческите сгради и техните елементи. Повечето исторически сгради и техните конструкции са изпълнени основно да поемат вертикални товари, като най-често са изпълнявани на базата на натрупан опит от предходно строителство и национални традиции, като по същество се следват емпирични правила за уточняване на конструктивните елементи и техните характеристики на базата на интуитивно възприемане на цялостното поведение на конструкцията на сградата.

В голямата част от случаите тези сгради естествено нямат специфичната (в съвременния смисъл на думата) конструкция за сеизмични въздействия и това ги прави силно уязвими. Тук обаче искам да вмъкна в добавка, че и други природни бедствия от типа на наводнения, цунами, крайни стойности на температурите, пожари, свързани с климатичните промени и др., не са по-малко опасни за културно-историческото наследство. И докато климатичните промени и сеизмичните въздействия имат сериозно въздействие върху сигурността и поведението на всички конструкции (вкл. и историческите сгради), но не могат да бъдат съзнателно контролирани, то един фактор, който определено може да окаже силно влияние върху поведението на конструкцията и може да бъде решен от коректния конструктивен подход, са преустройствата и промените в конструкцията и нейните елементи. За съжаление равносметката показва, че някои от най-сериозните повреди и щети по време на земетресение се получават именно в сгради, в които са извършвани намеси, като не са отчетени реалното поведение и актуално състояние на конструкцията. Това е горчивият опит от анализа на голям брой повреди и щети не само в историческите сгради, но и в редица съществуващи сгради след земетресение.

Всичко казано по-горе предполага едно различно отношение към сградите с културно-историческа стойност, особено когато става въпрос за техните конструкции. Много трудно може да се изброят и класифицират различните конструкции на исторически сгради, но въпреки това изучаването на специфичното им поведение дава възможност за избор на най-адекватните намеси върху тях. Намирането на потенциала за бъдещо развитие на историческите сгради е важна задача в съвременното строителство, признак на отговорно отношение към тях, особено в контекста на принципите на устойчивото развитие.

И когато говорим за сеизмично поведение, е необходимо непременно да се коментира темата с т.нар. сеизмичната оценка на сградите от културно-историческото наследство като база на всеки проект за опазване. Използвайки специфични проучвания и проверки на конструкцията, най-точно и лесно може да се избере подходящият метод за намеси в конструкцията. Сеизмичната оценка е задача с висока степен на сложност в сравнение с оценката на стандартните сгради. Оценката и диагностиката на историческите сгради в сеизмични райони изискват задълбочени познания относно различните конструктивни типологии и тяхното поведение. Анализът на предишните щети от земетресения е много важен, но не по-малко важно е да се изработят адекватни и реалистични числени модели на конструкцията. Тази процедура изисква значителен предишен опит и задълбочени познания на проектанта и не на последно място боравене със сложни модели, както и тяхното правилно интерпретиране.

Следователно проучванията на сеизмичната уязвимост на историческите сгради и опитите за „смекчаване“ на свързаните с тях опасности и подобряване на тяхното поведение и удължаване на дълготрайността на такива конструкции представляват тема от голям интерес и значимост в съвременния подход към културно-историческото наследство, както и гаранция за запазване на сигурността при обитаването на такива сгради.

В продължение на темата за сигурността на историческите сгради трябва да се коментира и темата за превенцията на вредните въздействия и мониторинга на историческите сгради и техните конструкции.

За съжаление тези дейности изискват сериозен интелектуален и финансов ресурс, но това е една изключителна възможност за удължаване на живота на тези сгради, както и за запазването на тяхната оригинална (към датата на построяване) носимоспособност. Налице е много богат опит в тази посока, което на практика означава, че организирането на тези дейности ще даде възможност своевременно да се идентифицират проблемите и повредите, които биха довели до намаляване на носимоспособността на конструкцията и биха застрашили сигурността на сградите и живота на обитателите им. Систематизиране на информацията от мониторинга и разработването на специфични (в зависимост от вида на конструкцията) мерки за превенция биха променили значително картината на поведението.

Успоредно с това строгият контрол при проектирането на промени и намеси в конструкцията биха минимализирали значително опасността от бъдещи събития, водещи до разрушения и причиняващи загуба на човешки живот, както и материални щети.

Особено важно е да се постави на дневен ред и разширяване на специализираното обучение на студентите, които ще се занимават в бъдеще с разработването на конструктивни проекти за исторически сгради. Необходимо е да се провеждат повече лекционни курсове, които да дадат възможност за опознаването на старите строителни материали, техните особености и характеристики, на различните типове конструкции и тяхното специфично поведение, на начините за адекватно числено моделиране, начините за намеси в конструкцията (технологии и материали за намеси), на съвременните методи за опазване на наследството от сеизмични въздействия, но и от други видове неблагоприятни въздействия, в това число и вредното влияние на климатичните промени. Все по-популярно става специализираното обучение на строителни инженери по опазване на исторически обекти (Conservation Engineering). Конструкцията е скелетът на сградата, върху който са развити архитектурните детайли, елементи и декорации. Следователно от съществено значение е да се разбере конструкцията и нейното състояние, за да се запази правилно архитектурата и културно-историческата стойност на сградата. Разработването на интердисциплинарни проекти на студенти по архитектура и по строително инженерство би могло да бъде една важна стъпка в тази посока. Възпитаването на младите хора в респект към културно-историческите сгради и тяхната конструкция и запознаването им с актуалните техники за интервенции ще даде възможност за вземане на отговорни проектни решения, гарантиращи както запазване сигурността на сградите, така и запазване на историческата им стойност.

1 / 2

Възстановени части от фасадите на сградите в комплекс "Захарна фабрика"

2 / 2

Детайл на подова конструкция тип "Пруски свод"

Необходимо ли е всички сгради - паметници на културата, да се възстановяват, като се осигуряват за земетръс съгласно съвременните изисквания?

Този въпрос е може би един от най-важните въпроси, който трябва да си задаваме, когато говорим за исторически сгради. И точно тук се допускат много сериозни грешки в проектните концепции, защото на практика много често приобщаването на историческите сгради и техните конструкции към стандартните съществуващи сгради води до сериозни грешки, а понякога и до нежелани последствия.

Въпросът може да се разгледа в различни аспекти: от една страна, запазване на оригиналната сграда/конструкция, и от друга страна, възможността да се удовлетворят изискванията на действащите норми.

Опазването на историческите сгради е системен процес от дейности, които целят да предотвратят повредите и разрушението им, както и да улеснят тяхното възприемане и оценка при максимално запазване на автентичността им. Удовлетворяването на изискванията на съвременните стандарти обаче без сериозни намеси е практически невъзможно. Винаги възниква въпросът за това до каква степен трябва да се поеме рискът за конструкцията с цел минимални намеси и промени и запазване на автентичността на сградата или да се предприемат промени за привеждането им в съответствие със съвременните норми. На практика няма категоричен отговор и решението е винаги индивидуално, базирано на специфичните условия.

1 / 2

2 / 2

В случаите на исторически сгради всяко решение е обвързано с поредица от обективни условия и изисквания, както и решаването на няколко основни групи от проблеми, които могат да се систематизират в следното:

Актуално състояние на сградите
Ако сградата е издържала проверката на времето и нейната конструкция е адекватна (без повреди и дефекти), то тя би могло да се разглежда като сигурна и в бъдеще. Разбира се, необходимо е да се отчетат бъдещите събития (земетресения, наводнения, пожар и др.) и те да се сравнят с живота на сградата до момента, за да се вземе окончателно решение за интервенции върху конструкцията. Най-сложен е въпросът, свързан с осигуряването за сеизмични въздействия. Някои съвременни норми и стандарти препоръчват историческата сграда да се счита за осигурена за земетръс, ако тя покрива част от капацитета, който се изисква от нормите за нови сгради. Разбира се, много е важна степента на риска, която може да се приеме съобразно изискванията на закона.

Културно-историческа стойност на сградите
Решаването на този проблем има два аспекта. Най-висока е културната стойност в случаите на минимални промени, т.е. най-близко до оригинала. От друга страна, съществено е да се съхрани целостта на сградата и да не се допускат повреди, които биха повредили и/или унищожили конструкцията. Правилното решение е свързано с внимателно планиране и в двете направления. На първо място трябва да се има предвид, че в случаите на исторически сгради “формата” определя функцията и понякога при висока културна стойност е целесъобразно ограничаване на функцията с цел запазване на автентичността на сградата. При необходимост от конструктивни и/или други промени трябва да се подходи внимателно с оглед минимализиране на интервенциите.

Текуща употреба (функция) на сградите
Независимо от факта, че много често “формата” е определяща за историческите сгради, понякога е възможно в случаи на употреба на историческите сгради за социално значими дейности да се пренебрегне автентичността на сградата за сметка на сигурността на конструкцията (училища, болници и др.).

Продължение на историята
Повечето исторически сгради имат дългогодишен живот, свързан понякога с редица промени, някои от които невинаги щадящи тяхната историческа и културна стойност. Основният въпрос е защо сградата е ценна и представлява паметник на определен исторически период. Дали стойността й е поради уникалната й архитектура (стил, използвани материали, орнаменти, др.), техническите й качества и параметри, или пък е свързана с важни исторически моменти и личности? Във всеки случай трябва да се гарантира продължението на историческия момент и неговата социална роля.

По този въпрос бих добавила, че е време на национално ниво да се започне работа по създаване на нормативни документи и указания за работа с конструкциите на сградите - паметници на културата. Налице е опитът на редица страни, разположени в сеизмични райони, и това би могло да послужи за база за развитие на специфични за страната предписания. Липсата на ясни правила винаги води до грешки.

Като най-актуално мое участие в изследване на исторически конструкции бих посочила техническата експертиза за актуалното състояние на храм-паметник "Александър Невски", където бях член на колектива от Университета по архитектура, строителство и геодезия. Задачата е с голяма професионална отговорност предвид високия статут и значимост на сградата. Вземането на решенията и тяхното конкретно приложение е едно невероятно предизвикателство, в което имам изключителната възможност да бъда включена и за което се чувствам особено удовлетворена и щастлива.

От съвременна гледна точка, техниките и материалите за възстановяване на конструкциите на съществуващи и историческите сгради са изключително много.

Необходими са много добра информираност и познание на положителните и отрицателните страни на всички тези възможности, за да може проектантът да вземе адекватно решение.

Информираността на проектанта и неговият опит ще дадат възможност за всеки обект да се избере най-сигурния вариант. За мен лично няма еднозначна формулировка за това дали един вариант е по-сигурен от друг. Наблягам определено на спецификата при вземането на решението. Ето защо на първо място трябва да се изработи ясна картина за състоянието на конструкцията и нейното поведение към момента. Понякога някой прост и класически подход би могъл да даде отличен резултат. Разбира се, наред с добре познатите класически решения съвременните техники дават много богати възможности за възстановяване и усилване, като списъкът е много дълъг: предварително напрягане, изолация на основите, обвиване с композитни материали, микропилотиране, усилване със специални състави (смоли), дисипативни връзки, високоякостни композити и др.

Независимо от това изборът на интервенциите трябва да е съобразен с поредица от критерии: социално-икономически, архитектурни, конструктивни, както и някои специфични правила: прозрачност и обратимост на интервенциите, съвместимост на интервенциите (външен вид, коравина и т.н.) със съществуващата конструкция (вече много фирми предлагат специализирани продукти за исторически сгради), осигуряване на дълготрайност, предотвратяване на исторически фалшификации, коректен конструктивен модел и анализ на конструкцията преди и след намесите и, разбира се, мониторинг (продължаващо наблюдение) на конструкцията след възстановяване и/или усилване. Изграждането на адекватен теоретичен модел на сградата за предсказване на очаквания тип разрушения и повреди изисква системно наблюдение на конструкцията и събиране на данни за нейното реално поведение. Наблюдението трябва да се продължи и в случая на вече усилената конструкция с цел да се тества коректността и ефективността на приложената намеса. Мониторингът може да даде възможност за изграждане на програма за поддръжка в достатъчно продължителен период.

Запазването на конструкцията на историческите сгради на всяка цена невинаги е възможно чисто технически, но за да може да се запази една такава конструкция, е необходимо системен подход и отношение към нея. Липсата на системна поддръжка, неправилните преустройства и намеси, увеличаването на натоварванията извън допустимото за конкретния вид конструкция – всичко това неотменно води до състояния, които са често предаварийни или аварийни и, разбира се, в този случай запазването на конструкцията е невъзможно.

Считам, че мониторингът и превенцията, изграждането на системен и планиран подход към историческите сгради ще доведат до минимализиране на негативните последствия от земетресения и/или други бедствия и аварии. Тогава би могло да се говори за планирана поддръжка на историческите конструкции, за техники за възстановяване и/или усилване на конструкциите и, разбира се, за тяхното запазване.

И за да обобщим, регламентираният и отговорен подход към тази категория сгради е единственият правилен и съвременен подход към историята и идентичността на нацията.

Целта на проекта за възстановяването на сградата на Кръстата казарма (етнографска експозиция на Видин) бе да се даде цялостна оценка на конструкцията предвид появили се пукнатини в носещите зидове и на базата на тази оценка да се разработи проект с мерки за възстановяване и ремонт на носещата конструкция с оглед бъдещото  функциониране на обекта като етнографски музей на града. Независимо от възприетите класически методи за възстановяване (шиниране и торкретиране на повредени тухлени зидове, двустранното запълване на пукнатините с полимерен материал, укрепване на основите чрез доливане на нов стоманобетонен бандаж, комбиниран с въздушен канал по контура на сградата, който да даде възможност за изолиране и аериране на основите и т.н.), този обект ни показа, че понякога първоначалната картина на конструкцията може да крие изненади. И така тук в процеса на строителството се появиха сериозни повреди в тухления зид и пукнатини с предавариен характер, което доведе впоследствие до преработване на проекта и добавяне на нова стоманобетонна стена за поемане на част от натоварването. Задачата не бе лека, защото намесата върху фасадата не бе възможна.