№ п./п.	Наименование нагрузки	Нормативное значение Кг/м2		Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетное значение
1	2	3		4	5
А. От конструкции покрытия
1	1 слой филизола «В»	6	1,3		7,8
2	3 слоя филизола «Н»	18	1,3		23,0
3	Железобетон монолитный 80 мм	207	1,3		269,2
	Итого				300

Здания и помещения	Нормативные значения нагрузок , кПа (кгс/м2)		Нормативные значения нагрузок , кПа (кгс/м2)
	полное	пониженное	пониженное	пониженное
1. Квартиры жилых зданий; спальные помещения детских дошкольных учреждений и школ-интернатов; жилые помещения домов отдыха и пансионатов, общежитий и гостиниц; палаты больниц и санаториев; террасы	1,5 (150)	0,3 (30)	195	0,3 (30)
г) торговые, выставочные и экспозиционны	4,0 (400)	1,4 (140)	480	1,4 (140)
8. Технический чердак	4(400)		195
10. Балконы (лоджии) с учетом нагрузки:  а) полосовой равномерной на участке шириной 0,8 м вдоль ограждения балкона (лоджии)	4,0 (400)	1,4 (140)	480	1,4 (140)
б) сплошной равномерной на площади балкона (лоджии), воздействие которой неблагоприятнее,	2,0 (200)	0,7 (70)	240	0,7 (70)

Коэффициенты надежности по нагрузке _t для равномерно распределенных нагрузок следует принимать:
1,3 — при полном нормативном значении менее 2,0 кПа (200 кгс/м²);
1,2 — при полном нормативном значении 2,0 кПа (200 кгс/м²) и более.
Снеговая нагрузка на покрытия – 180 кг/м² (значение расчетное). Учесть снеговые мешки на эксплуатируемой кровле.
Технологические нагрузки принимаются согласно паспортов на технологическое оборудование:
Основные технические данные силоса следующие:

№ п/п	Наименование	Значение
	Объем силоса, м3	64
	Диаметр, м	2,75
	Высота до конуса, м	11,18
	Общая высота, м	12,64
	Угол наклона:  верхнего конуса  нижнего конуса	30°
	Оцинкованное покрытие, G-115, гр/мІ	350
	Прочность стали на растягивание, N/ммІ	350
	Прочность стали на разрыв, N/ммІ	450
	Расчетная скорость ветра, км/час	151
	Допустимая снеговая нагрузка, кг/м2, не более	150 кг/м2
	Допустимая локальная нагрузка на крышу силоса от  термоподвесок системы температурного мониторинга, кг/м2	110 кг/м2
	Зона сейсмичности	UBC 2

Выделяются три типа загружений:
– независимые (собственный вес, вес оборудования и т.п.);
– взаимоисключающие (ветер слева и ветер справа, сейсмическое воздействие вдоль разных осей координат и т.п.);
– сопутствующие (тормозные при наличии вертикальных крановых нагрузок и т.п.).

В результате проведённых обследований и расчётов (как видно из рис.2-6), что применяемые конструкции выдержат заданную нагрузку, однако авторы предлагают использовать ряд методов наработок Пензенского государственного университета архитектуры и строительства в целях повышения надёжности и предотвращениях аварийных ситуаций [2..5].

Табл.1. Постоянная нагрузка на покрытие и перекрытие

Табл.2.  Временная нагрузка на покрытие и перекрытие

Результаты обследований показали, что здания соответствует требованиям промышленной безопасности. Монтаж дополнительного грузоподъёмного оборудования разрешён (г/п 15 тонн). Для повышения безопасности эксплуатации здания предлагается использовать наработки Пензенского государственного университета архитектуры и строительства[3..5].

Часто магнитные методы используются для контроля качества различных ферромагнитных изделий радиоэлектроники (ферритовые кольца, стержни, магнитопроводы, магнитные плёнки, экраны и т.д.); для измерения характеристик магнитных материалов (основная кривая намагничивания, петля гистерезиса, остаточная намагниченность, коэрцитивная сила, магнитная проницаемость) и для измерения толщины ферромагнитной плёнки на немагнитном основании или немагнитных покрытий на ферромагнитных основаниях.

Классификацию устройств магнитного контроля можно осуществить по их назначению, а также по типу используемых измерительных преобразователей.

1. Магнитные дефектоскопы – приборы, предназначенные для обнаружения скрытых дефектов в ферромагнитных изделиях. К ним относятся:

-индукционные дефектоскопы, использующие пассивные магнитоэлектрические преобразователи;

-феррозондовые дефектоскопы, использующие активные магнитоэлектрические преобразователи;

-магнитопорошковые дефектоскопы, использующие для визуализации дефектов порошки из магнитных материалов;

-магнитографические дефектоскопы, работающие по принципу видеомагнитофонов с записью распределения дефектов на магнитную ленту.

2. Магнитные толщиномеры – приборы для контроля толщины ферромагнитных покрытий, использующие в качестве магнитоэлектрических преобразователей датчики Холла, магниторезисторы и тонкие катушки поля.

3. Приборы для исследования и контроля магнитных свойств и характеристик ферромагнитных материалов и изделий. Здесь магнитоэлектрическим преобразователем служит само изделие, подвергаемое контролю.

Сущность методов магнитной дефектоскопии заключается в том, что дефект в ферромагнитном материале представляет собой высокое магнитное сопротивление, которое большая часть магнитных линий стремится обойти (рис.1). Это приводит к их концентрации на краях дефектов и к созданию разности магнитных потенциалов на этих краях.

Одной из центральных задач магнитной дефектоскопии является определение зависимости магнитных полей дефектов (их формы и напряжённости) от геометрических размеров и расположения дефектов. Это необходимо для быстрого обнаружения дефектов и их распознавания. Анализ напряжённости магнитного поля внутри трещины и рассеянного поля вне её указывает на то, что по этому рассеиваемому полю можно не только обнаружить дефект на поверхности и залегаемый на некоторой глубине от неё, но и в некоторых случаях оценить его размеры.

Рис.1. Влияние дефектов на распределение магнитного поля в образце и вне его

В зависимости от направления намагничивания детали по отношению к расположенному в ней дефекту (трещине) форма рассеянного дефектом поля различна. Так, например, при намагничивании детали в направлении, параллельном поверхности, кривые изменения напряжённости магнитного поля описываются выражением

        (1)

и имеют форму, представленную на рис.2.,б. При намагничивании детали в направлении, перпендикулярном поверхности (рис.3), напряжённость внешнего рассеянного поля трещины описывается выражением

        (2)

где σO – плотность магнитных зарядов; uO – магнитная проницаемость и имеет форму, показанную на рис.2, в.

Рис. 2. Форма магнитного поля, рассеянного дефектом типа «прямоугольная трещина»

Все методы магнитной дефектоскопии включают в себя три основных этапа: намагничивание детали, обнаружение дефекта и размагничивание детали.

Рис. 3. Внешнее поле образца с дефектом, намагниченного в направлении, перпендикулярном поверхности

Дефекты оптимально обнаруживаются в случае, когда направление намагничивания контролируемой детали перпендикулярно направлению дефекта (трещины). Поэтому важно для обнаружения дефекта деталь намагнитить в различных направлениях.

Обычно применяют три способа намагничивания: циркулярное, продольное (полюсное), комбинированное. Последний способ показан на рис.4.

Для размагничивания деталей применяют два основных способа:

- нагрев детали до температуры Кюри, при которой ферромагнитные свойства пропадают;

- размагничивание детали переменным магнитным полем с равномерно уменьшающейся до нуля амплитудой.

Рис. 4. Комбинированное намагничивание

Первый способ применяют редко, т.к. при нагреве могут изменяться механические свойства материала детали. Второй способ применяют чаще. При этом используют переменные магнитные поля с частотой от долей герца до 50…100 Гц.

Чем больше магнитная проницаемость материала и толщина детали (стенки детали), тем ниже должна быть частота размагничивающего переменного магнитного поля.

Для размагничивания детали применяют различные демагнитизаторы. Они представляют собой соленоиды переменного тока различной частоты. Размагничивание в них производится или уменьшением тока в соленоидах, или удалением деталей из центральной части соленоидов на расстояние, на котором напряжённость поля демагнитизатора можно принять равной нулю.

Индукционные дефектоскопы (рис.5). Выходной сигнал индукционного преобразователя (катушки провода с сердечником или без него) зависит от скорости изменения напряжённости измеряемого магнитного поля.

Рис. 5. Схема работы магнитоиндукционного дефектоскопа

Так как пассивный индукционный датчик регистрирует лишь изменение магнитного потока, пронизывающего его витки, то для обнаружения дефектов с помощью индукционного дефектоскопа необходимо обеспечить взаимное перемещение преобразователя и контролируемого объекта либо с помощью специального сканирующего устройства, либо путём протягивания изделия (транспортировка на конвейере) относительно преобразователя.

Феррозондовые дефектоскопы отличаются от индукционных типом датчика и аппаратурой. Они содержат совмещённые системы намагничивания объекта и сканирования феррозондовым преобразователем. Они более чувствительны к выявляемым дефектам, обладают большей точностью определения местоположения дефекта и имеют большую помехоустойчивость к фоновым шумам.

Феррозондовый преобразователь является магнитоэлектрическим преобразователем активного типа. Происходящие в нём процессы всегда связаны с взаимодействием двух полей – внешнего измеряемого поля, рассеянного дефектом, и дополнительного поля возбуждения, образуемого за счёт тока, протекающего в одной из обмоток. Взаимодействие этих полей в объёме пермаллоевых сердечников приводит к появлению в другой обмотке ЭДС, по значению которой судят о наличии дефекта и его параметрах (размерах, глубине залегания).

Принцип действия феррозондового дефектоскопа показан на рис.6. Конструктивно феррозондовый датчик представляет собой два пермаллоевых сердечника с первичными обмотками возбуждения и вторичными измерительными обмотками на каждом сердечнике. Первичные обмотки соединены последовательно, а вторичные – встречно.

Рис. 6. Схема включения обмоток датчика в феррозондовом дефектоскопе и замыкания поля дефекта

При отсутствии дефектов в контролируемом изделии внешнее магнитное поле, намагничивающее образец, и магнитное поле, рассеянное образцом, не оказывают влияния на характеристику перемагничивания пермаллоевых сердечников феррозондов и во вторичных обмотках происходит симметричная компенсация индуцированных токов i1 и i2 , возбуждаемых токами первичных обмоток.

При наличии дефекта в контролируемом изделии вблизи от него появится рассеянное им магнитное поле, силовые линии которого будут замыкаться через пермаллоевые сердечники феррозондов. При этом цикл их перемагничивания станет несимметричным и более широким в той части, в которой совпадают направления внутреннего (возбуждаемого первичной обмоткой) и внешнего (рассеянного дефектом) полей. Это приведёт к тому, что в индикаторной цепи феррозонда появится сигнал (i1+i2) с удвоенной по отношению к возбуждаемому току частотой. Присутствие этого сигнала в индикаторной цепи и его значение указывают на наличие дефекта в образце и его размеры.

При магнитопорошковом методе контроля дефекты обнаруживаются по месту локализации магнитного порошка на поверхности детали. То есть осуществляется своеобразная визуализация подповерхностных дефектов и невидимых для невооружённого глаза поверхностных нарушений сплошности.

При магнитографическом методе выявление дефектов осуществляется с помощью магнитной ленты, на которую они записываются во время её протяжки по контролируемому образцу. Отображение этих дефектов осуществляется с помощью электронной системы, подобной видеомагнитофону, на экране ЭЛТ в процессе считывания сигнала с магнитной ленты. Синхронно со считыванием дефекта с ленты специальное устройство-отметчик фиксирует обнаруженные дефекты на объекте.

Для определения размеров фундамента, его заглубления, материала, установления вида и состояния грунтов основания был отрыт шурф с наружной стороны здания у стены, на которой будет покоиться купол храма. План расположения шурфа приведен на рис.1.
При отрывке шурфа насыпные грунты и почвенно-растительный слой были плотные, трудно поддавались разработке, шурф был отрыт на глубину 1,8 м и не был доведен до подошвы фундамента. Зондирование ломом показало, что грунты на глубину еще 40-50 см, плотные, маловлажные, обладающие достаточно высокой несущей способностью. Глубина заложения фундамента не менее 2,0 м.
Часть разрушенных стен здания восстановлена до проектной отметки. Общее состояние фундаментов, сохранившихся и вновь возведенных стен здания удовлетворительное. Имеющаяся в юго-восточной стене небольшая трещина не нарушает общей целостности здания, тем не менее она должна быть расшита и заделана после удаления из стены имеющихся в районе трещины деревянных разрушенных элементов.
Визуальный осмотр находящихся поблизости зданий дворца культуры и средней школы показал, что и они не имеют видимых деформаций несущих и ограждающих конструкций, что говорит о достаточной несущей способности грунтов основания.

Каких-либо проектных, архивных и других материалов по старому зданию церкви не имеется. По опросам старожилов церковь имела высоту порядка 12-14 м с кирпичным куполом. В настоящее время стены планируется вывести на отметку 16,0 м, что на 3,0-4,0 м выше стен старого здания, нагрузки от собственного веса стен возрастут на величину порядка 7,0-9,0 т на погонный метр фундамента. Не имея данных по ранее существовавшему купольному своду, он должен был нести нагрузку не только от собственного веса, но и дополнительную нагрузку от кровли, снега и т.д. По литературным данным такой свод должен был иметь толщину в замке не менее чем в 2 кирпича.
Вновь проектируемый купол будет металлическим облегченной конструкции, вес его будет меньше. Поэтому считаем, что увеличение веса стен будет компенсироваться снижением веса купола.
Произведем сбор нагрузок, действующих на фундамент стены купольного помещения (табл. 2). Сечение фундамента представлено на рис.2. Принимаем глубину заложения фундамента 2,0 м, ширина по обрезу в шурфе 1,35 м. Опорная часть фундамента выполнена из бутового камня на известковом растворе. Прочность камня высокая, трещин и дефектов фундамент не имеет, швы полностью заполнены раствором. Состояние фундамента удовлетворительное. Толщина стен 120,0 см.

По предварительным расчетам проектировщиков полный вес нового металлического купола будет составлять 320,0-340,0 т. Примем увеличение высоты стены купольного помещения на 3,0 м. Соберем нагрузки на 1,0 погонный метр наружной стены купольного помещения с учетом надстройки (табл. 3).

№ п.п	Наименование нагрузок	Нормативная нагрузка, кг/м2
Постоянные
1.	Кровля металлическая	8,0
2.	Обрешетка из досок 30 мм	24,0
3.	Купольный свод металлический  (1,328 т/м2)	1328,0
4.	Подшивка из досок 30 мм	40,0
5.	Потолок – 2 слоя гипсокартона	25,0
6.	Полы	100,0
Временные
5.	Снеговая	126,0
6.	На покрытие	70,0
Итого		1721,0

Среднее давление под подошвой фундамента до надстройки будет равно с учетом веса стены и фундамента от нагрузки N_II:
N_II=1888,0х8,0+1,2х1,0х13,0х1800,0+1,4х1,0х2,0х2000,0= 15104,0+28080,0+5600,0=48784,0кг/м = 48,78 т/м².

Дополнительная нагрузка от веса стены высотой 3,0 м будет равна:

Полная нормативная нагрузка на фундамент наружной несущей стены купольного помещения будет равна:
N_II=1721,0х8,0+28080,0+5600,0+6480,0=13768,0+28080,0+5600,0+6480,0= 54648,0 кг/м =54,65 т/м.
Среднее давление под подошвой старого здания равно 34,85 т/м². Среднее давление под подошвой восстанавливаемого здания будет равно 54,65/1,4х1,0=39,03 т/м². Давление под подошвой восстанавливаемого здания возрастет на 10,7%.
Практика реконструкции различных зданий и сооружений показывает, что в процессе эксплуатации построенного здания грунты уплотняются, сжимаемость их увеличивается, а прочность возрастает [8, 9, 10]. Обобщая большой опыт реконструкции зданий с учетом опрессовки грунта основания расчетное сопротивление основания может быть повышено, причем иногда значительно. Коэффициент повышения давления зависит от вида грунтов основания, отношения фактического давления под подошвой фундамента к расчетному начальному сопротивлению грунтов основания и срока эксплуатации сооружения. При этом здание или сооружение должно находиться в удовлетворительном состоянии. При отношении фактического давления к расчетному сопротивлению от 0,30 до 1,00 коэффициент увеличения давления составляет 1,15-1,50. В нашем случае это соотношение будет не менее 0,7-0,9, то есть коэффициент увеличения расчетного сопротивления грунта может быть принят не менее 1,30 или среднее давление под подошвой существующего фундамента может быть увеличено минимум на 30% без усилия существующего фундамента.

1. Натурное обследование фактического технического состояния здания православного храма показало, что основные несущие и ограждающие конструкции здания находятся в удовлетворительном состоянии. Трещина, имеющаяся во внутренней стене здания не снижает эксплуатационной надежности здания, но должна быть тщательно заделана.
2. Восстановление здания храма может вестись с использованием имеющихся конструктивных материалов по предполагаемому проекту с увеличением высоты здания без усиления существующих фундаментов.
3. Вокруг здания для отвода поверхностных вод необходимо устроить отмостку шириной не менее 1,0 м с уклоном от здания не менее 3,0%
4. Нормальная эксплуатация здания будет обеспечена.