с 01.01.2019 по настоящее время
Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова (Общеинженерные дисциплины, профессор)
с 01.01.1980 по 01.01.2019
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
Новочеркасск, Ростовская область, Россия
сотрудник
Новочеркасск, Ростовская область, Россия
ГРНТИ 67.01 Общие вопросы строительства
ББК 308 Монтаж, эксплуатация, ремонт машин и промышленного оборудования
В статье продолжен обзор экспериментальных исследований, проведенных научной школой механики грунтов Новочеркасского политехнического института с 1962 г. по настоящее время. Исследования несущей способности песчаного основания проводились на различных моделях ленточных, круглых, отдельно стоящих и плитных
модель фундамента, предельная нагрузка, несущая способность основания, песчаное основание, выпор грунта, ленточный, круглый, столбчатый, плитный
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. Мурзенко Ю.Н. Расчет оснований зданий и сооружений в упруго-пластической стадии работы с применением ЭВМ. Л.: Стройиздат, Ленинградское отделение. 1989.- 135 с.
2. Мурзенко Ю.Н. Методика экспериментальных исследований совместной работы фундаментов и сжимаемого основания при статической нагрузке // Экспериментальные исследования инженерных сооружений: матер. Ко II симпозиуму (Ленинград, сентябрь, 1969 г.). Новочеркасск: НПИ, 1969.- С. 12-21.
3. Евтушенко С.И. Исследование несущей способности моделей фундаментов на песчаном основании // Строительство и архитектура. - 2018. - Т. 6, Вып. 3 (20). - С. 22 - 28. DOI:https://doi.org/10.29039/article_5bee8ab2477840.65600919
4. Скибин Г.М., Мурзенко Ю.Н. Экспериментальное исследование работы песчаного основания ленточных фундаментов // Исследования и компьютерное проектирование фундаментов и оснований: Сб. науч. тр. / Новочерк. гос. техн. ун-т. Новочеркасск: НГТУ, 1996, С. 53-57.
5. Дыба В.П., Скибин Г.М. Верхние оценки несущей способности оснований ленточных фундаментов / Основания, фундаменты и механика грунтов, 1997. № 6, С. 2-6.
6. Галашев Ю.В., Дыба В.П., Мурзенко А.Ю. Экспериментальные исследования глубины сжимаемой толщи основания, нагруженного круглым штампом // Экспериментально-теоретические исследования нелинейных задач в области оснований и фундаментов. Межвуз. сб., Новочеркасск: НПИ, 1979, С. 128-132.
7. Галашев Ю.В. Экспериментальное изучение деформаций песчаного основания под круглым жестким штампом // Взаимодействие сплошных фундаментных плит с грунтовым основанием. Межвуз. сб., Новочеркасск: НПИ, 1982, С. 116-120.
8. Галашев Ю.В., Краснояруженский Л.В., Лазарева Т.В., Иващенко С.Д. Анализ результатов экспериментально-теоретических исследований распределения деформаций в песчаном основании круглого жесткого штампа // Исследование и разработка методов расчета оснований и прочности фундаментов с применением нелинейных теорий деформирования. Межвуз. сб., Новочеркасск: НПИ, 1984, С. 89-96.
9. Краснояруженский Л.В., Дейнега Ю.И. Исследование деформированного состояния песчаного основания под круглыми штампами // Исследование и расчеты оснований и фундаментов в нелинейной стадии работы. Межвуз. сб., Новочеркасск: НПИ, 1986, С. 113-120.
10. Галашев Ю.В., Осипова О.Н. Сравнение результатов экспериментальных измерений деформаций и перемещений в песчаном основании под жестким штампом с теоретическим решением и опытами других авторов // Строительство и архитектура. - 2015. - Т. 3, Вып. 1 (6). - С. 7-11. DOI:https://doi.org/10.12737/10851
11. Евтушенко С.И., Богомолов А.Н., Крахмальный Т.А. Зависимость несущей способности песчаного основания от формы подошвы фундамента // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2011. № 23. С. 35-42.
12. Евтушенко С.И., Крахмальный Т.А. Конструирование опорных плит ленточных фундаментов с ломаным очертанием краевой зоны // Вестник МГСУ, 2011. № 5, С. 171-176.
13. Евтушенко С.И., Крахмальный Т.А. Исследование работы ленточных фундаментов со сложной конфигурацией // Основания, фундаменты и механика грунтов, 2017. № 3, С. 14-17.
14. Евтушенко С.И., Пихур В.Н. Экспериментальное изучение работы песчаного основания двух штампов при их раздвижке // Вестник ПНИИПУ. Строительство и архитектура. 2017. Т.8 № 2, С. 109-118.
15. Евтушенко С.И., Пихур В.Н. Экспериментальное моделирование напряженно-деформированного состояния песчаного основания близко расположенных моделей столбчатых фундаментов // В сб.: Механика грунтов в геотехнике и фундаментостроении. Материалы Всероссийской научно-технической конф. Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ). 2012. С. 182-189.
16. Богомолов А.Н., Евтушенко С.И., Пихур В.Н., Нестеров Р.С. Экспериментальные исследования разрушения моделей перекрестно-ленточного фундамента на песчаном основании // В сб.: Актуальные проблемы геотехники. Сборник статей, посвященный 60-летию профессора А.Н. Богомолова. Редакторы: Богомолов А.Н., Пономарёв А.Б., Волгоград: ВолгГАСУ, 2014. С. 116-123.
17. Дуров И.С., Мурзенко А.Ю., Шматков В.В., Тарикулиев З.Я. Экспериментальные исследования работы железобетонных внецентренно нагруженных столбчатых фундаментов каркасных зданий // Исследование и расчеты оснований и фундаментов в нелинейной стадии работы. Межвуз. сб., Новочеркасск: НПИ, 1986, С. 126-132.
18. Испытания материалов и конструкций : учеб. Пособие / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ); Новочеркас. гос. мелиоративная академия.- Новочеркасск : ЮРГТУ, 2007.- 231 с.
19. Мурзенко Ю.Н., Евтушенко С.И. Экспериментальные исследования работы краевой зоны сборных фундаментов под отдельную колонну и сетку колонн на песчаном основании : монография.- Ростов н/Д: Изд-во журн. «Изв. Вузов. Сев.-Кавк. Регион», 2008.- 248 с.
20. Мурзенко Ю.Н., Евтушенко С.И., Анищенко Е.Ю. Результаты экспериментальных исследований совместной работы моделей железобетонных фундаментов под колонны зданий на песчаном основании // Моделирование. Теория, методы и средства: материалы IV Междунар. науч.-практ. конф., г. Новочеркасск, 9 апр. 2004 г. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2004. - Ч. 4. - С. 43-49.
21. Политов С.И. Особенности работы моделей плитных фундаментов под сетку колонн в полном интервале нагрузок // Исследование и расчет оснований и фундаментов при действии статических и динамических нагрузок. Межвуз. сб., Новочеркасск: НПИ, 1988, С. 112-116.
22. Евтушенко С.И. Изучение работы сплошных фундаментов из структурных элементов на моделях // Исследование и расчет оснований и фундаментов при действии статических и динамических нагрузок. Межвуз. сб., Новочеркасск: НПИ, 1988, С. 103-107.
23. Мурзенко Ю.Н., Шматков В.В., Хамаев А.Г. Экспериментально-теоретические исследования работы оснований моделей фундаментных плит каркасных зданий // Исследование и разработка методов расчета оснований и прочности фундаментов с применением нелинейных теорий деформирования. Межвуз. сб., Новочеркасск: НПИ, 1984, С. 37-49.
24. Мурзенко Ю.Н., Шматков В.В. Исследование и расчет деформаций оснований сплошных плитных фундаментов в нелинейной стадии работы // Исследование и расчет оснований и фундаментов при действии статических и динамических нагрузок. Межвуз. сб., Новочеркасск: НПИ, 1988, С. 4-13.
25. Субботин А.И., Шматков В.В., Мурзенко А.Ю. Экспериментальное изучение развития сдвиговых деформаций в песчаном основании модели фундаментной плиты // Исследования и разработки по компьютерному проектированию фундаментов и оснований. Межвуз. сб., Новочеркасск: НПИ, 1993, С. 13-21.
26. Евтушенко С.И., Чутченко С.Г., Скориков Р.Е., Могушков Р.Т. Результаты экспериментальных исследований работы ленточного фундамента на песчаном основании // Строительство и архитектура. - 2018. - Т. 5, Вып. 4 (17). - С. 201-207. DOI:https://doi.org/10.29039/article_5a3d2048346502.88403825
