с 01.01.2019 по настоящее время
Южно-Российский государственный политехнический университет (Новочеркасский политехнический институт) им. М.И. Платова (Общеинженерные дисциплины, профессор)
с 01.01.1980 по 01.01.2019
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
ББК 308 Монтаж, эксплуатация, ремонт машин и промышленного оборудования
В статье приводится обзор экспериментальных исследований, проведенных научной школой механики грунтов Новочеркасского политехнического института с 1962 г. по настоящее время. Исследования несущей способности песчаного основания проводились на моделях ленточных (плоская задача), круглых (осесимметричная задача), столбчатых под отдельную и под сетку колонн.
модель фундамента, предельная нагрузка, несущая способность основания, песчаное основание, выпор грунта, ленточный, круглый, столбчатый, плитный.
В становлении и развитии Новочеркасской научной школы механики грунтов можно выделить несколько этапов. На первом этапе была создана машина МФ-1, приборы и методика проведения исследований. Руководил этой работой профессор Ю.Н. Мурзенко [1, 2] и рядом с ним стояли его первые ученики З.Я. Тарикулиев [3], К.К. Куликов [4, 5], Г.М. Борликов [6, 7], Э.В. Аринина [8-10] и А.А. Цесарский [11], которые исследовали контактные напряжения. Совершенствование техники эксперимента позволило второму поколению учеников Ю.Н. Мурзенко изучать изменение компонент напряженно-деформированного состояния в массиве песчаного основания и работы В.В. Ревенко [12 - 14], В.П. Дыба [15, 16], С.И. Политов [17], Ю.В. Галашев [18, 19], В.В. Шматков [20 - 22], А.Ю. Мурзенко [23], С.И. Евтушенко [24], Л.В. Краснояруженский [25]. Третий этап связан с исследованиями Г.М. Скибина [26], А.И. Субботина [27], Е.Ю. Анищенко [28], Д.Н. Архипова [29], О.Н. Осиповой [30], Т.А. Крахмального [31], И.В. Чиж [32], И.В. Якименко с которыми активно работали или полностью руководили ученики Ю.Н. Мурзенко.
Моделью основания во всех опытах выбран крупнозернистый песок т.к. из опыта в опыт можно получать основание с достаточно близкими характеристиками и обеспечивать повторность опытов с различными моделями при одинаковых начальных состояниях. Грунт из лотка после проведения каждого опыта вынимается на необходимую глубину и затем послойно укладывается с трамбованием до заданных параметров и контролем плотности иглой плотномером. Это также позволяло закладывать в массив основания датчики для измерения параметров НДС с минимальными нарушениями однородности основания [2].
Жесткие и гибкие ленточные фундаменты исследовал в своей работе К.К. Куликов. В работах [4, 5] описана модель фундамента, состоящая из поставленных в ряд трех стальных штампов размерами 500х500 мм [4], аналогичных штамповым испытаниям по методике ВНИИГ им. Б.Г. Веденеева, и размерами 354х354 мм [5]. Модели ставились без заглубления и имели гибкость от менее 1,0 до 20,0 по М.И. Горбунову-Посадову. До предельной нагрузки с исчерпанием несущей способности основания нагружались только жесткие модели толщиной 200 мм. При этом измерения проводились для среднего штампа у которого условия работы основания были близки к плоской деформации. Со штампами размером стороны 354 мм проведено 6 опытов и предельное напряжение составило 7,0; 7,88 и 9,75 кг/кв. см [5]. При разрушении основания автором [4] выделены две стадии. Первые волны выпора грунта были радиусом от 1,5 до 2,0 b (ширины фундамента), а затем появлялись вторые волны радиусом 3,0 b, однако значения предельной нагрузки и давления в статье не приведены. Спустя много лет опыты с этими же жёсткими моделями ленточных фундаментов (штампов) проводил Г.М. Скибин [26], еще позже жесткие штампы использовали в своих исследованиях Т.А. Крахмальный (поворот) [31] и В.Н. Пихур [33, 34] (раздвижка).
Модели круглых фундаментов как жесткие и гибкие исследовали в своих работах Г.М. Борликов [6, 7], Э.В. Аринина [8 - 10], В.В. Ревенко [12 - 14], Ю.В. Галашев [18, 19], Л.В. Краснояруженский [25], О.Н. Осипова [30]. Для измерения компонент деформированного состояния линейных и сдвиговых деформаций Ю.В. Галашев и Л.В. Краснояруженский использовали специально созданные датчики, размещенные в массиве песчаного основания.
В работе Г.М. Борликова [6] исследовалось влияние горизонтальных напряжений и деформаций на несущую способность основания. Для круглых фундаментов на плотном песчаном основании в условиях ограничения боковых деформаций установкой цилиндрических оболочек высотой 0,5 d получено увеличение несущей способности основания [7]. Моделями фундаментов служили жесткие круглые штампы диаметром 400 и 565 мм устанавливаемые как на поверхность основания так и внутри металлической оболочки. Для фундаментов с оболочкой выпор грунта происходил внутри оболочки при этом предельная нагрузка в два раза превышала нагрузку на штамп без оболочки (на поверхности основания), а при соотношении диаметра оболочки к диаметру штампа 1,2 – 1,3 несущая способность возрастала в 4 и более раз [6].
Э.В. Аринина в своих исследованиях [8 - 10] исследовала вопрос подобия несущей способности основания моделей жестких круглых штампов при осесимметричном напряженном состоянии при изменении ступенчатом диаметра модели 565, 400, 280, 200 и 140 мм. Площади моделей с 2500 кв.см уменьшались для каждой последующей модели в два раза [8]. Шаг увеличения нагрузки на модель соответствовал увеличению нормального контактного давления на 1 кг/ кв. см. Э.В. Аринина пришла к выводу, что условия линейного моделирования выполняются для моделей с диаметром больше 200 мм. Влияние начальной плотности основания на несущую способность исследовалось при относительном заглублении 200 мм и диаметре штампа 400 мм (h : D = 0,5) [9]. Построен график показавший увеличение несущей способности основания при увеличении плотности основания 1,65; 1,70; 1,75 и 1,80 т/куб. м. Дополнительно исследовалась плотность песка основания иглой плотномером.
В.В. Ревенко получил в опытах с круглыми штампами касательные, нормальные и радиальные напряжения [12, 13], что позволило выделить три стадии работы основания вплоть до окончательного развития зон сдвигов, завершающихся выпором грунта и исчерпанием несущей способности основания. В работе [14] обобщены результаты многолетних исследований и сформулированы первоочередные задачи исследований в том числе по изучению предельного состояния грунта.
Работу фундаментов под отдельную опору исследовал З.Я. Тарикулиев на жестких и гибких стальных моделях [3] при различной величине относительного заглубления. При увеличении заглубления несущая способность основания возрастает с 94,0 кН до 28,7 кН для квадратных штампов со стороной равной 354 мм и приведен график изменения НДС основания во всем интервале нагружения вплоть до предельной по прочности основания нагрузки.
Цементно-песчаные модели столбчатых фундаментов использовал в своей работе А.А. Цесарский [11]. Работа 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 системы. Важным явилось выявление концентрации напряжений в средней зоне фундамента и разработка кинематического метода предельного равновесия для расчета центрально нагруженных квадратных фундаментов. Железобетонные модели отдельных столбчатых фундаментов с внецентренным приложением нагрузки испытывали А.Ю. Мурзенко [23], С.И. Евтушенко [24] и Е.Ю. Анищенко [28]. Все модели доводились до разрушения, но выделить несущую способность песчаного основания в этих опытах достаточно сложно.
Плитные фундаменты на железобетонных моделях исследовал С.И. Политов [17], железобетонные модели структурного сборного плитного и гипсовые модели перекрестно-ленточного фундаментов исследовал С.И. Евтушенко, но, как и с моделями столбчатых фундаментов, разделение фаз работы фундамента и основания достаточно сложная задача. Модели сплошных плитных фундаментов из ДСП использовал в своих опытах В.В. Шматков, но в его опытах основание до потери устойчивости не доводилось.
1. Мурзенко Ю.Н. Расчет оснований зданий и сооружений в упруго-пластической стадии работы с применением ЭВМ [Текст] / Ю.Н. Мурзенко. — Л.: Стройиздат, Ленинградское отделение, 1989. – 135 с.
2. Мурзенко Ю.Н. Методика экспериментальных исследований совместной работы фундаментов и сжимаемого основания при статической нагрузке [Текст] / Ю.Н. Мурзенко // Экспериментальные исследования инженерных сооружений: матер. ко II симпозиуму (Ленинград, сентябрь, 1969 г.). — Новочеркасск: Изд-во НПИ, 1969. — С. 12–21.
3. Тарикулиев З.Я. Результаты исследования совместной работы жестких штампов и песчаного основания [Текст] / З.Я. Тарикулиев // Исследования напряженно-деформированного состояния оснований и фундаментов (Научные тр. НПИ. Т. 238). — Новочеркасск: Изд-во НПИ, 1971. — C. 20–25.
4. Куликов К.К. Напряженно-деформированное состояние песчаного основания под моделями ленточных фундаментов [Текст] / К.К. Куликов // Исследования напряженно-деформированного состояния оснований и фундаментов (Научные тр. НПИ. Т. 238). — Новочеркасск: Изд-во НПИ, 1971. — C. 25–35.
5. Куликов К.К. Исследование контактных напряжений под жесткими ленточными фундаментами на песчаном основании [Текст] / К.К. Куликов, Ю.Н. Мурзенко // Экспериментальные исследования инженерных сооружений: матер. Ко II симпозиуму (Ленинград, сентябрь, 1969 г.). — Новочеркасск: Изд-во НПИ, 1969. — С. 100–109.
6. Борликов Г.М. Работа песчаного основания при стесненных боковых деформациях [Текст] / Г.М. Борликов // Исследования напряженно-деформированного состояния оснований и фундаментов (Научные тр. НПИ. Т. 238). — Новочеркасск: Изд-во НПИ, 1971. — C. 44–52.
7. Мурзенко Ю.Н. Экспериментальные исследования фундамента с песчаной подушкой в цилиндрической оболочке [Текст] / Ю.Н. Мурзенко, Г.М. Борликов // Экспериментальные исследования инженерных сооружений: матер. ко II симпозиуму (Ленинград, сентябрь, 1969 г.). — Новочеркасск: Изд-во НПИ, 1969. — С. 124–134.
8. Аринина Э.В. Проверка условий моделирования осесимметричного напряженно-деформированного состояния песчаного основания [Текст] / Э.В. Аринина // Исследования напряженно-деформированного состояния оснований и фундаментов (Научные тр. НПИ. Т. 238). — Новочеркасск: Изд-во НПИ, 1971. — С. 52–58.
9. Аринина Э.В. Влияние начальной плотности на напряженно-деформированное состояние песчаного основания [Текст] / Э.В. Аринина, Ю.Н. Мурзенко // Исследования напряженно-деформированного состояния оснований и фундаментов (Научные тр. НПИ. Т. 238). — Новочеркасск: Изд-во НПИ, 1971. — С. 58–67.
10. Мурзенко Ю.Н. Экспериментальные исследования процессов изменения полей плотности песчаного основания при повышении нагрузки [Текст] / Ю.Н. Мурзенко, Э.В. Аринина // Основания и фундаменты. Межвуз. сб. — Новочеркасск: Изд-во НПИ, 1976. — С. 13–22.
11. Мурзенко Ю.Н. Анализ напряженно-деформированного состояния железобетонной фундаментной плиты и ее совместной работы с песчаным основанием [Текст] / Ю.Н. Мурзенко, А.А. Цесарский // Исследования напряженно-деформированного состояния оснований и фундаментов (Научные тр. НПИ. Т. 238). — Новочеркасск: Изд-во НПИ, 1971. — С. 35–41.
12. Ревенко В.В. Развитие пластических деформаций в основании круглого штампа [Текст] / В.В. Ревенко // Исследование напряженно-деформированного состояния оснований и фундаментов. Межвуз. сб. — Новочеркасск: Изд-во НПИ, 1977. — С. 20–23.
13. Мурзенко Ю.Н. Результаты и перспективы развития экспериментальных исследований напряженно-деформированного состояния оснований сооружений [Текст] / Ю.Н. Мурзенко, З.Я. Тарикулиев, Э.В. Аринина, В.В. Ревенко // Экспериментально-теоретические исследования нелинейных задач в области оснований и фундаментов. Межвуз. сб. — Новочеркасск: Изд-во НПИ, 1979. — С. 121–128.
14. Ревенко В.В. Экспериментальные данные о напряженном состоянии песчаного основания в зонах сдвигов [Текст] / В.В. Ревенко // Экспериментально-теоретические исследования нелинейных задач в области оснований и фундаментов. Межвуз. сб. — Новочеркасск: Изд-во НПИ, 1979. — С. 148–152.
15. Галашев Ю.В. Экспериментальные исследования глубины сжимаемой толщи основания, нагруженного круглым штампом [Текст] / Ю.В. Галашев, В.П. Дыба, А.Ю. Мурзенко // Экспериментально-теоретические исследования нелинейных задач в области оснований и фундаментов. Межвуз. сб. — Новочеркасск: Изд-во НПИ, 1979. — С. 128–132.
16. Дыба В.П. Экспериментальное исследование условий моделирования плоской деформации песчаного основания [Текст] / В.П. Дыба, А.Ю. Мурзенко // Экспериментально-теоретические исследования нелинейных задач в области оснований и фундаментов. Межвуз. сб. — Новочеркасск: Изд-во НПИ, 1979. — С. 152–156.
17. Политов С.И. Результаты экспериментальных исследований плитных фундаментов каркасных зданий [Текст] / С.И. Политов // Взаимодействие сплошных фундаментных плит с грунтовым основанием. Межвуз. сб. — Новочеркасск: Изд-во НПИ, 1982. — С. 93–98.
18. Галашев Ю.В. Экспериментальное изучение деформаций песчаного основания под круглым жестким штампом [Текст] / Ю.В. Галашев // Взаимодействие сплошных фундаментных плит с грунтовым основанием. Межвуз. сб. — Новочеркасск: Изд-во НПИ, 1982. — С. 116–120.
19. Галашев Ю.В. Анализ результатов экспериментально-теоретических исследований распределения деформаций в песчаном основании круглого жесткого штампа [Текст] / Ю.В. Галашев, Л.В., Краснояруженский, Т.В. Лазарева, С.Д. Иващенко // Исследование и разработка методов расчета оснований и прочности фундаментов с применением нелинейных теорий деформирования. Межвуз. сб. — Новочеркасск: Изд-во НПИ, 1984. — С. 37–49.
20. Мурзенко Ю.Н. Экспериментально-теоретические исследования работы оснований моделей фундаментных плит каркасных зданий [Текст] / Ю.Н. Мурзенко, В.В. Шматков, А.Г. Хамаев // Исследование и разработка методов расчета оснований и прочности фундаментов с применением нелинейных теорий деформирования. Меж-вуз. сб. — Новочеркасск: Изд-во НПИ, 1984. — С. 37–49.
21. Мурзенко Ю.Н. Исследование и расчет деформаций оснований сплошных плитных фундаментов в нелинейной стадии работы [Текст] / Ю.Н. Мурзенко, В.В. Шматков // Исследование и расчет оснований и фундаментов при действии статических и динамических нагрузок. Межвуз. сб. — Новочеркасск: Изд-во НПИ, 1988. — С. 4–13.
22. Мурзенко Ю.Н. Исследование и расчет деформаций оснований сплошных плитных фундаментов в нелинейной стадии работы [Текст] / Ю.Н. Мурзенко, В.В. Шматков // Исследования и разработки по компьютерному проектированию фундаментов и оснований. Межвуз. сб. — Новочеркасск: Изд-во НПИ. — 1990. — С. 4–13.
23. Мурзенко А.Ю. Распределение контактных касательных напряжений по подошве железобетонного внецентренно нагруженного столбчатого фундамента [Текст] / Ю.Н. Мурзенко // Исследование и разработка методов расчета оснований и прочности фундаментов с применением нелинейных теорий деформирования. Межвуз. сб. — Новочеркасск: Изд-во НПИ, 1984. — С. 37–49.
24. Мурзенко Ю.Н. Экспериментальные исследования работы краевой зоны сборных фундаментов под отдельную колонну и сетку колонн на песчаном основании [Текст]: монография / Ю.Н. Мурзенко, С.И. Евтушенко. — Ростов н/Д: Изд-во журн. «Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион», 2008. — 248 с.
25. Краснояруженский Л.В. Исследование деформированного состояния песчаного основания под круглыми штампами [Текст] / Л.В. Краснояруженский, Ю.И. Дейнега // Исследование и расчеты оснований и фундаментов в нелинейной стадии работы. Межвуз. сб. — Новочеркасск: Изд-во НПИ,1986. — С. 113–120.
26. Мурзенко Ю.Н. Экспериментальное исследование влияния изменения геометрической формы подошвы ленточного фундамента на осадку и предельную несущею способность песчаного основания [Текст] / Ю.Н. Мурзенко, С.И. Евтушенко, Г.М. Скибин, Д.Н. Архипов // В сб.: Актуальные проблемы строительства. Материалы 53-й научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, научных работников, аспирантов и студентов ЮРГТУ (НПИ). — Новочеркасск: Изд-во ЮРГТУ, 2004. — С. 54–55.
27. Субботин А.И. Экспериментальное изучение развития сдвиговых деформаций в песчаном основании модели фундаментной плиты [Текст] / А.И. Субботин, В.В. Шматков, А.Ю. Мурзенко // Исследования и разработки по компьютерному проектированию фундаментов и оснований. Межвуз. сб. — Новочеркасск: Изд-во НПИ, 1993. — С. 13–21.
28. Мурзенко Ю.Н. Результаты экспериментальных исследований совместной работы моделей железобетонных фундаментов под колонны зданий на песчаном основании [Текст] / Ю.Н. Мурзенко, С.И. Евтушенко, Е.Ю. Анищенко // Моделирование. Теория, методы и средства: материалы IV Международной научно-практической конференции, г. Новочеркасск, 9 апр. 2004 г. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). — Новочеркасск: Изд-во ЮРГТУ, 2004. — Ч. 4. — С. 43–49.
29. Архипов Д.Н. Краткий обзор опытных исследований [Текст] / Д.Н. Архипов, С.И. Евтушенко, Т.А. Крахмальный, Ю.Н. Мурзенко // В сб. «Сборник статей и сообщений по материалам 55-й научно-технической конф. профессорско-преподавательского состава, научных работников, аспирантов и студентов университета». — Новочеркасск: Изд-во ЮРГТУ, 2006. — С. 56–60.
30. Галашев Ю.В. Сравнение результатов экспериментальных измерений деформаций и перемещений в песчаном основании под жестким штампом с теоретическим решением и опытами других авторов [Текст] / Ю.В. Галашев, О.Н. Осипова // Строительство и архитектура. — 2015. — Т. 3. — Вып. 1. — С. 7–11. — DOI: 10.12737/10851.
31. Евтушенко С.И. Зависимость несущей способности песчаного основания от формы подошвы фундамента [Текст] / С.И. Евтушенко, А.Н. Богомолов, Т.А. Крахмальный // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия «Строительство и архитектура». — 2011. — № 23. — С. 35–42.
32. Чиж И.Н. Экспериментальное моделирование взаимодействия соседних фундаментов, разделенных шпунтовым ограждением [Текст] / И.Н. Чиж, Г.М. Скибин // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия «Технические науки». — 2013. — № 4. — С. 54–58.
33. Евтушенко С.И. Экспериментальное моделирование напряженно-деформированного состояния песчаного основания близко расположенных моделей столбчатых фундаментов [Текст] / С.И. Евтушенко, В.Н. Пихур // В сб.: Механика грунтов в геотехнике и фундаментостроении. Материалы Всероссийской научно-технической конф. — Новочеркасск: Изд-во ЮРГТУ (НПИ), 2012. — С. 182–189.
34. Богомолов А.Н. Экспериментальные исследования разрушения моделей перекрестно-ленточного фундамента на песчаном основании [Текст] / А.Н. Богомолов, С.И. Евтушенко, В.Н. Пихур, Р.С. Нестеров // В сб.: Актуальные проблемы геотехники. Сборник статей, посвященный 60-летию профессора А.Н. Богомолова. — Волгоград: Изд-во ВолгГАСУ, 2014. — С. 116–123.
