Разработки А.А. Гвоздева

В 1930 году ГИС был переименован в ВИС — Всесоюзный государственный научно-экспериментальный институт гражданских, промышленных и инженерных сооружений Союзстроя ВСНХ СССР. В 1932 году ВИС переименовывается в ЦНИПС — Центральный институт промышленных сооружений, а после включения в него института стройматериалов ЦНИПС становится комплексным институтом.

В 1957 году при создании Академии строительства и архитектуры ЦНИПС был разделён на 3 института: НИИ бетона и железобетона (НИИЖБ), центральный НИИ строительных конструкций (ЦНИИСК) и НИИ строительной физики (НИИСФ). С момента создания ЦНИПС научная работа проводилась в тесной связи с вузами (МИСИ, МВТУ, МИИТ, ВИА и др.), где учёные института вели одновременно и преподавательскую работу.

В эти годы были проведены экспериментальные и теоретические исследования, результаты которых положены в основу нормативных документов и учебников для вузов. Начиная с 30-х годов XX века, когда методы расчёта железобетонных конструкций были подвергнуты существенному пересмотру, в руководимой А. А. Гвоздевым центральной лаборатории теории железобетона НИИЖБ проводятся большие по масштабам и разнообразным по задачам экспериментальные исследования, которые послужили основой для создания отечественной школы расчёта и проектирования железобетонных конструкций.

Ещё в начале XX века, в 1904 году, профессор А. Ф. Лолейт предложил, а затем, в 30-х годах, развил, проведя значительное количество экспериментов, методику расчёта железобетонных конструкций по стадии разрушения. Лолейт сказал: «Не только для железобетона, но и для дерева и для стали мы никогда не уясним действительных запасов прочности, не усвоим правильного отношения к оценке конструкций до тех пор, пока не будем рассматривать стадии разрушения».

Свои идеи по поводу расчёта железобетонных конструкций А. Ф. Лолейт изложил в ряде работ и в докладе на II Всесоюзной конференции по бетону, железобетону и каменным конструкциям. На конференции состоялось бурное обсуждение доклада. Выступили В. М. Келдыш, М. Я. Штаеман, Я. В. Столяров, Б. Г. Скрамтаев, В. П. Некрасов и др., подвергшие резкой критике гипотезу Консидера, а следовательно, которой Лолейт уделил особое внимание. Обстановка на конференции была напряжённой и острой.

Выступавшие указали, однако, на необходимость подтвердить экспериментами принятую в расчётах картину разрушения, установить границы применимости формул, уточнить предел прочности бетона на сжатие при изгибе.

Опытная проверка предложений Лолейта проводилась под его собственным руководством Институтом сооружений и ЦНИПС. Но 4 июня 1933 года Лолейт скончался, и дальнейшая работа проводилась бригадой А. А. Гвоздева в составе: М. С. Боришанский, Н. С. Дорович, С. Д. Казанская, А. Н. Кузнецов, А. Н. Сизяков и И. П. Степанов.

Результаты опытных и теоретических исследований были опубликованы в апреле 1934 года в работе Гвоздева «О пересмотре расчёта железобетонных конструкций», а также доложены в 1934 году на III Всесоюзной конференции по бетону и железобетону и каменным конструкциям в Харькове. В том же году в журнале «Проект и стандарт» (№ 6) публикуется статья А. А. Гвоздева и М. С. Боришанского «К вопросу о расчёте изгибаемых моментов по стадии разрушения». В этих работах расчёт по разрушающим нагрузкам получил дальнейшее развитие.

В результате в период активных нападок на предложения Лолейта и возникновения новых теорий расчёта других авторов Гвоздев, руководствуясь данными экспериментов и теоретических разработок, смело заявил: «Я считаю своевременным теперь же перейти к расчёту на изгиб по методу профессора Лолейта. Опыты, проведённые в институте сооружений в 1932;1933 гг., а также данные иностранных опытов, обработанные в ЦНИПС, показали, что формулы профессора А. Ф. Лолейта для определения критического момента могут быть смело рекомендованы для практического применения и для внесения в нормы».

Конференция постановила: «Вполне проработанным и достаточно зрелым для внесения в практику строительства следует считать вопрос о расчёте изгибаемых элементов по стадии разрушения».

В 1938 году новая теория расчёта вошла в нормы. И если в 1908 году русская наука отставала на 2 года в создании ТУ и норм от французской, то в 1938 году отечественные нормы опередили зарубежные на многие годы.

Решающую роль в защите, дальнейшем обосновании и развитии предложений А. Ф. Лолейта принадлежала Алексею Алексеевичу Гвоздеву, преемнику, продолжателю и руководителю развития лучших традиций в отечественном железобетоне.

Этот метод расчёта более правильно отражает действительные условия работы железобетонных конструкций, даёт возможность получить значительную экономию материалов.

В последующие годы под руководством А. А. Гвоздева был разработан метод расчёта железобетонных конструкций по предельным состояниям, принятый в нормах расчёта 1956 года.

Большое значение для практики строительства имели исследования, выполненные А. А. Гвоздевым и его сотрудниками в области армирования железобетонных конструкций. На основе этих исследований были разработаны эффективные виды стержневой арматуры периодического профиля из высокопрочной стали. В области теории сооружений А. А. Гвоздевым был предложен смешанный метод расчёта статически неопределимых систем, явившийся фундаментальным вкладом в строительную механику. Это же относится к его исследованиям в области расчёта оболочек и складок. Широко известен фундаментальный труд А. А. Гвоздева по расчёту конструкций методом предельного равновесия.

Стержневым понятиям теории предельного равновесия являются две разновидности нагрузки.

Первая — статически предельная нагрузка, вторая — кинематически предельная нагрузка. Первая определяется только из условий равновесия и пластичности и является максимальной из возможных по статическим условиям и допустимых по условиям пластичности. Вторая определяется только из условия возможности деформирования, и из всех таких нагрузок выбирается минимальная.

Основой этой теории является теорема о совпадении статической и кинематической предельных нагрузок. Необходимым и достаточным условиям для выполнения этой теоремы является то, что скорости пластических деформаций должны быть ассоциированы с условиями пластичности, то есть направлены по нормали к поверхности пластичности.

Теория предельного равновесия нашла отражение практически во всех типах конструкций, и особенно, железобетонных. Здесь школа А. А. Гвоздева сыграла ведущую роль.

В рамках этой школы работали С. А. Дмитриев, С. М. Крылов. Из этой школы вышли Н. И. Карпенко, А. М. Проценко, В. В. Шугаев и много других учёных. Методы предельного равновесия использовала школа А. Р. Ржаницына для расчёта изгибаемых плит и оболочек, Г. С. Шапиро с учениками для решения задач на динамическое воздействие. А. А. Гвоздевым была сформулирована концепция тензора прочности (1967), что позволило применять технику предельного равновесия в статической формулировке к непластическим материалам.

Современная теория предельного равновесия не изменила содержательную часть, созданную А. А. Гвоздевым. Она получила только новое развитие в cвязи с появлением новых разделов математики, и особенно, вычислительной математики. Последующее развитие теории предельного равновесия, ориентированное на использование вычислительной математики, также происходило в лаборатории теории железобетона НИИЖБ, руководимой А. А. Гвоздевым.

Гвоздев много сделал для разработки и совершенствования различных типов сборных железобетонных конструкций. Первый дом из сборного железобетона в России был построен в 1930 году в Москве. У истоков инженерного решения этого дома стояли выдающиеся российские инженеры А. Ф. Лолейт, Е. В. Костырко и А. А. Гвоздев.

На основе исследований, проводившихся под руководством Гвоздева, были разработаны различные элементы и стыки сборных железобетонных конструкций, установлены области их применения и даны способы их расчёта и конструирования. Многие выдающиеся сооружения, возведенные у нас в XX веке, создавались с участием Гвоздева. К ним можно отнести Московский метрополитен, высотные здания, гидротехнические сооружения, Останкинскую телебашню, Олимпийский комплекс и др. Алексей Алексеевич — автор более 100 научных трудов, в которых изложены его исследования по строительной механике, теории пластичности и ползучести бетона, расчёту стержневых статически неопределимых систем, расчёту оболочек и т. д. Его фундаментальные работы по теории пластичности, расчёту железобетонных конструкций их предельным состояниям приобрели всемирное значение.

Тысячи студентов слушали лекции Гвоздева по строительной механике и железобетонным конструкциям в МИСИ и ВИА.

гвоздев железобетон конструкция сооружение.