from 01.01.2019 until now
Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI) (Obscheinzhenernye discipliny, professor)
from 01.01.1980 to 01.01.2019
Moskva, Moscow, Russian Federation
Novocherkassk, Rostov-on-Don, Russian Federation
Novocherkassk, Rostov-on-Don, Russian Federation
GRNTI 67.01 Общие вопросы строительства
BBK 308 Монтаж, эксплуатация, ремонт машин и промышленного оборудования
The article continues the review of experimental studies conducted by the scientific school of soil mechanics of Novocherkassk Polytechnic Institute from 1962 to the present time. Studies of the bearing capacity of the sand base were carried out on various models of line, round, stand-alone and under the grid columns (plate).
the model of the Foundation, the ultimate load bearing capacity of the ground, sandy ground, the heaving of the soil, line, round bar, plate
Исследование несущей способности песчаного основания в Новочеркасске проводятся вот уже почти 55 лет и этот период можно разделить на несколько этапов. На первом этапе была создана машина МФ-1, приборы и методика проведения исследований под руководством профессора Ю.Н. Мурзенко его первыми учениками, которыми параллельно решалась задачи изучения контактных напряжений под фундаментами [1, 2]. Автоматизация опытов и новые тензометрические приборы вывело исследования второго поколения учеников Ю.Н. Мурзенко на новый уровень и одновременно с изучением несущей способности основания были получены во всем интервале нагружения компоненты напряженно-деформированного состояния в массиве песчаного основания. Третий этап связан с исследованиями Г.М. Скибина, А.И. Субботина, Е.Ю. Анищенко, Д.Н. Архипова, О.Н. Осиповой, Т.А. Крахмального, И.В. Чиж, И.В. Якименко с которыми активно работали или полностью руководили ученики Ю.Н. Мурзенко [3].
В качестве модели основания во всех опытах принят крупнозернистый песок, что позволило получать повторность опытов с основанием с достаточно близкими характеристиками. Большой объем экспериментальных данных с различными моделями при одинаковых начальных состояниях требует нового осмысления и анализа с учетом развития вычислительных методов и использования компьютеров. Для обеспечения повторности грунт из лотка после проведения каждого опыта вынимается на необходимую глубину и затем слоями укладывается с уплотнением до заданных параметров, которые контролировались иглой плотномером. Использование песка в качестве основания позволяло размещать в контактном слое и в массиве основания датчики для измерения параметров НДС с минимальными нарушениями однородности основания в полярной или декартовой системе [2].
Опыты с жёсткими моделями ленточных фундаментов (штампов) проводил К.К. Куликов, через много лет с этими же моделями работал Г.М. Скибин [4]. Г.М. Скибин использовал три жестких штампа шириной 180 мм, что позволило исследовать распределение нормальных вертикальных и горизонтальных сжимающих напряжений вплоть до исчерпания несущей способности основания, которое сопровождалось выпором грунта [4]. Результаты опытов Г.М. Скибин сравнивал с верхними оценками несущей способности оснований ленточных фундаментов [5].
Модели круглых фундаментов как жесткие, так и гибкие первым исследовал в своих работах Г.М. Борликов, затем Э.В. Аринина, В.В. Ревенко, Ю.В. Галашев [6, 7], Л.В. Краснояруженский [8, 9], а в настоящее время О.Н. Осипова [10].
Ю.В. Галашев в опытах измерял составляющие тензора напряжений и тензора деформаций по оси круглого жесткого штампа до глубины 5,0 диаметров штампа [6]. Для измерения компонент деформированного состояния линейных Ю.В. Галашев использовал специально сконструированные датчики – деформометры Д-2, размещенные в массиве песчаного основания [7]. Для обеспечения многократного использования датчиков предварительно проведено два опыта с доведением основания до разрушения (исчерпания несущей способности [7]. При предельной нагрузке 1,35 МПа зафиксированы границы и величина выпора, что позволило выявить полную картину и механизм образования уплотненного ядра [7]. Л.В. Краснояруженский сравнил результаты измерения компонент деформированного состояния линейных деформаций с использованием деформометров Д-2 и результаты теоретического решения К.Е. Егорова [8]. В работе [9] на основании измерения линейных и сдвиговых деформаций построены эллипсы деформаций в радиальной плоскости и выявил значительную неравномерность деформированного состояния основания. О.Н. Осипова в своей работе [10] дополнила результаты, полученные Л.В. Краснояруженским, сравнением с экспериментальными данными, полученными А.Л. Крыжановским и Ю.И. Хариным, и теоретическими положениями, полученными Ю.К. Зарецким и Б.Б. Ореховым.
Работу фундаментов под отдельную опору исследовал З.Я. Тарикулиев на жестких и гибких стальных моделях [3], еще позже под руководством С.И. Евтушенко жесткие штампы использовали в своих опытах Т.А. Крахмальный (поворот) [11 - 13] и В.Н. Пихур [14 - 16] (раздвижка).
Т.А. Крахмальный провел опыты с тремя жесткими квадратными металлическими штампами размерами 354х354 мм с установкой линейно (повтор опытов К.К. Куликова) и с поворотом на 45 градусов [11]. Выявлено увеличение несущей способности основания за счет распределительной способности грунта. Анализ опытов позволил предложить целый ряд новых конструктивных решений фундаментов со сложной краевой зоной [12, 13].
В.Н. Пихур провел 12 опытов с двумя жесткими квадратными штампами размерами 354х354 мм с раздвижкой на расстояние 0,5, 1,0. 1,5 и 2,0 ширины штампов с измерением вертикальных нормальных напряжений до глубины 2,0 ширины штампа [14]. Эти опыты позволили изучить взаимовлияние двух фундаментов друг на друга. При расстоянии между штампами меньше 2,0 ширины штампа необходимо учитывать соседний фундамент при определении вертикального давления по оси проходящей через центр фундамента [15, 16].
Цементно-песчаные модели столбчатых фундаментов использовал в своей работе А.А. Цесарский [1]. Оценка несущей способности гибких фундаментов, как упруго-пластических тел, требует комплексного изучения параметров системы «фундамент-основание» и для их анализа предложено использовать график состояния системы. Анализ момента появления трещин в растянутой зоне бетона, перераспределения усилий между бетоном и арматурой в сочетании с тремя стадиями работы основания позволил выделить фазы работы гибких моделей фундаментов. В работе основания выявлена концентрация напряжений под проекцией стакана под колонну.
Комплексные исследования несущей способности железобетонных крупномасштабных моделей столбчатых фундаментов под отдельную опору с внецентренным приложением нагрузки изучал А.Ю. Мурзенко [17]. Модели изготавливались из бетона прочность которого определялась по стандартной методике [18] и соответствовала марке 200. Несущую способность сборных железобетонных модели таких же размеров в плане, но с разрезкой опорной плиты на два элемента и с подкладной плитой, изучал С.И. Евтушенко [19]. Позже Е.Ю. Анищенко изучал несущую способность сборных фундаментов со сплошной опорной и подкладной плитой [20]. Все модели доводились до разрушения, но выделить несущую способность песчаного основания в этих опытах достаточно сложно.
Несущую способность плитных фундаментов под сетку колонн на железобетонных моделях в полном интервале нагружения исследовал С.И. Политов [21]. Отдельная серия опытов была посвящена изучению влияния на несущую способность системы «фундамент-основание» величины консольных участков в краевой зоне плиты, которая зависит от величины пролета (шага колонн) и жесткости фундаментной плиты.
Железобетонные модели структурного сборного плитного и гипсовые модели перекрестно-ленточного фундаментов исследовал С.И. Евтушенко [22], но, как и с моделями столбчатых фундаментов, разделение фаз работы фундамента и основания достаточно сложная задача.
В.В. Шматков использовал в своих опытах модели сплошных плитных фундаментов, моделируя фундаменты значительной площади и конечной жесткости, выделяя среднюю (центральную) и краевую зоны [23]. Модель фундамента размерами 800х1500х10 мм изготавливалась из текстолита, но в его опытах основание до потери устойчивости не доводилось и изучалось напряженно-деформированное состояние краевой зоны [24-25].
В настоящее время продолжается изучение несущей способности основания гибких и жестких фундаментов под отдельную колонну и подпорных стен с различными решениями краевой зоны и совершенствование конструктивных решений фундаментов [26].
1. Murzenko Yu.N. Raschet osnovaniy zdaniy i sooruzheniy v uprugo-plasticheskoy stadii raboty s primeneniem EVM. L.: Stroyizdat, Leningradskoe otdelenie. 1989.- 135 s.
2. Murzenko Yu.N. Metodika eksperimental'nyh issledovaniy sovmestnoy raboty fundamentov i szhimaemogo osnovaniya pri staticheskoy nagruzke // Eksperimental'nye issledovaniya inzhenernyh sooruzheniy: mater. Ko II simpoziumu (Leningrad, sentyabr', 1969 g.). Novocherkassk: NPI, 1969.- S. 12-21.
3. Evtushenko S.I. Issledovanie nesuschey sposobnosti modeley fundamentov na peschanom osnovanii // Stroitel'stvo i arhitektura. - 2018. - T. 6, Vyp. 3 (20). - S. 22 - 28. DOI:https://doi.org/10.29039/article_5bee8ab2477840.65600919
4. Skibin G.M., Murzenko Yu.N. Eksperimental'noe issledovanie raboty peschanogo osnovaniya lentochnyh fundamentov // Issledovaniya i komp'yuternoe proektirovanie fundamentov i osnovaniy: Sb. nauch. tr. / Novocherk. gos. tehn. un-t. Novocherkassk: NGTU, 1996, S. 53-57.
5. Dyba V.P., Skibin G.M. Verhnie ocenki nesuschey sposobnosti osnovaniy lentochnyh fundamentov / Osnovaniya, fundamenty i mehanika gruntov, 1997. № 6, S. 2-6.
6. Galashev Yu.V., Dyba V.P., Murzenko A.Yu. Eksperimental'nye issledovaniya glubiny szhimaemoy tolschi osnovaniya, nagruzhennogo kruglym shtampom // Eksperimental'no-teoreticheskie issledovaniya nelineynyh zadach v oblasti osnovaniy i fundamentov. Mezhvuz. sb., Novocherkassk: NPI, 1979, S. 128-132.
7. Galashev Yu.V. Eksperimental'noe izuchenie deformaciy peschanogo osnovaniya pod kruglym zhestkim shtampom // Vzaimodeystvie sploshnyh fundamentnyh plit s gruntovym osnovaniem. Mezhvuz. sb., Novocherkassk: NPI, 1982, S. 116-120.
8. Galashev Yu.V., Krasnoyaruzhenskiy L.V., Lazareva T.V., Ivaschenko S.D. Analiz rezul'tatov eksperimental'no-teoreticheskih issledovaniy raspredeleniya deformaciy v peschanom osnovanii kruglogo zhestkogo shtampa // Issledovanie i razrabotka metodov rascheta osnovaniy i prochnosti fundamentov s primeneniem nelineynyh teoriy deformirovaniya. Mezhvuz. sb., Novocherkassk: NPI, 1984, S. 89-96.
9. Krasnoyaruzhenskiy L.V., Deynega Yu.I. Issledovanie deformirovannogo sostoyaniya peschanogo osnovaniya pod kruglymi shtampami // Issledovanie i raschety osnovaniy i fundamentov v nelineynoy stadii raboty. Mezhvuz. sb., Novocherkassk: NPI, 1986, S. 113-120.
10. Galashev Yu.V., Osipova O.N. Sravnenie rezul'tatov eksperimental'nyh izmereniy deformaciy i peremescheniy v peschanom osnovanii pod zhestkim shtampom s teoreticheskim resheniem i opytami drugih avtorov // Stroitel'stvo i arhitektura. - 2015. - T. 3, Vyp. 1 (6). - S. 7-11. DOI:https://doi.org/10.12737/10851
11. Evtushenko S.I., Bogomolov A.N., Krahmal'nyy T.A. Zavisimost' nesuschey sposobnosti peschanogo osnovaniya ot formy podoshvy fundamenta // Vestnik Volgogradskogo gosudarstvennogo arhitekturno-stroitel'nogo universiteta. Seriya: Stroitel'stvo i arhitektura. 2011. № 23. S. 35-42.
12. Evtushenko S.I., Krahmal'nyy T.A. Konstruirovanie opornyh plit lentochnyh fundamentov s lomanym ochertaniem kraevoy zony // Vestnik MGSU, 2011. № 5, S. 171-176.
13. Evtushenko S.I., Krahmal'nyy T.A. Issledovanie raboty lentochnyh fundamentov so slozhnoy konfiguraciey // Osnovaniya, fundamenty i mehanika gruntov, 2017. № 3, S. 14-17.
14. Evtushenko S.I., Pihur V.N. Eksperimental'noe izuchenie raboty peschanogo osnovaniya dvuh shtampov pri ih razdvizhke // Vestnik PNIIPU. Stroitel'stvo i arhitektura. 2017. T.8 № 2, S. 109-118.
15. Evtushenko S.I., Pihur V.N. Eksperimental'noe modelirovanie napryazhenno-deformirovannogo sostoyaniya peschanogo osnovaniya blizko raspolozhennyh modeley stolbchatyh fundamentov // V sb.: Mehanika gruntov v geotehnike i fundamentostroenii. Materialy Vserossiyskoy nauchno-tehnicheskoy konf. Novocherkassk: YuRGTU (NPI). 2012. S. 182-189.
16. Bogomolov A.N., Evtushenko S.I., Pihur V.N., Nesterov R.S. Eksperimental'nye issledovaniya razrusheniya modeley perekrestno-lentochnogo fundamenta na peschanom osnovanii // V sb.: Aktual'nye problemy geotehniki. Sbornik statey, posvyaschennyy 60-letiyu professora A.N. Bogomolova. Redaktory: Bogomolov A.N., Ponomarev A.B., Volgograd: VolgGASU, 2014. S. 116-123.
17. Durov I.S., Murzenko A.Yu., Shmatkov V.V., Tarikuliev Z.Ya. Eksperimental'nye issledovaniya raboty zhelezobetonnyh vnecentrenno nagruzhennyh stolbchatyh fundamentov karkasnyh zdaniy // Issledovanie i raschety osnovaniy i fundamentov v nelineynoy stadii raboty. Mezhvuz. sb., Novocherkassk: NPI, 1986, S. 126-132.
18. Ispytaniya materialov i konstrukciy : ucheb. Posobie / Yuzh.-Ros. gos. tehn. un-t (NPI); Novocherkas. gos. meliorativnaya akademiya.- Novocherkassk : YuRGTU, 2007.- 231 s.
19. Murzenko Yu.N., Evtushenko S.I. Eksperimental'nye issledovaniya raboty kraevoy zony sbornyh fundamentov pod otdel'nuyu kolonnu i setku kolonn na peschanom osnovanii : monografiya.- Rostov n/D: Izd-vo zhurn. «Izv. Vuzov. Sev.-Kavk. Region», 2008.- 248 s.
20. Murzenko Yu.N., Evtushenko S.I., Anischenko E.Yu. Rezul'taty eksperimental'nyh issledovaniy sovmestnoy raboty modeley zhelezobetonnyh fundamentov pod kolonny zdaniy na peschanom osnovanii // Modelirovanie. Teoriya, metody i sredstva: materialy IV Mezhdunar. nauch.-prakt. konf., g. Novocherkassk, 9 apr. 2004 g. / Yuzh.-Ros. gos. tehn. un-t (NPI). - Novocherkassk: YuRGTU, 2004. - Ch. 4. - S. 43-49.
21. Politov S.I. Osobennosti raboty modeley plitnyh fundamentov pod setku kolonn v polnom intervale nagruzok // Issledovanie i raschet osnovaniy i fundamentov pri deystvii staticheskih i dinamicheskih nagruzok. Mezhvuz. sb., Novocherkassk: NPI, 1988, S. 112-116.
22. Evtushenko S.I. Izuchenie raboty sploshnyh fundamentov iz strukturnyh elementov na modelyah // Issledovanie i raschet osnovaniy i fundamentov pri deystvii staticheskih i dinamicheskih nagruzok. Mezhvuz. sb., Novocherkassk: NPI, 1988, S. 103-107.
23. Murzenko Yu.N., Shmatkov V.V., Hamaev A.G. Eksperimental'no-teoreticheskie issledovaniya raboty osnovaniy modeley fundamentnyh plit karkasnyh zdaniy // Issledovanie i razrabotka metodov rascheta osnovaniy i prochnosti fundamentov s primeneniem nelineynyh teoriy deformirovaniya. Mezhvuz. sb., Novocherkassk: NPI, 1984, S. 37-49.
24. Murzenko Yu.N., Shmatkov V.V. Issledovanie i raschet deformaciy osnovaniy sploshnyh plitnyh fundamentov v nelineynoy stadii raboty // Issledovanie i raschet osnovaniy i fundamentov pri deystvii staticheskih i dinamicheskih nagruzok. Mezhvuz. sb., Novocherkassk: NPI, 1988, S. 4-13.
25. Subbotin A.I., Shmatkov V.V., Murzenko A.Yu. Eksperimental'noe izuchenie razvitiya sdvigovyh deformaciy v peschanom osnovanii modeli fundamentnoy plity // Issledovaniya i razrabotki po komp'yuternomu proektirovaniyu fundamentov i osnovaniy. Mezhvuz. sb., Novocherkassk: NPI, 1993, S. 13-21.
26. Evtushenko S.I., Chutchenko S.G., Skorikov R.E., Mogushkov R.T. Rezul'taty eksperimental'nyh issledovaniy raboty lentochnogo fundamenta na peschanom osnovanii // Stroitel'stvo i arhitektura. - 2018. - T. 5, Vyp. 4 (17). - S. 201-207. DOI:https://doi.org/10.29039/article_5a3d2048346502.88403825
