Научные направления кафедры
В состав кафедры входит лаборатория испытаний строительных конструкций и лаборатория автоматизации эксперимента (общий штат данных подразделений 8 человек).
Направления научных исследований коллектива
- Совершенствование методов расчета и конструирования железобетонных конструкций при статистическом и кратковременном динамическом нагружении.
- Исследования поведения железобетонных конструкций при сложных комплексных воздействиях различной природы (силовые, климатические, технологические).
- Исследования, направленные на повышение эксплуатационной надежности типовых железобетонных конструкций для жилищного и промышленного строительства, а также разработка новых конструктивных решений.
Основные научные результаты
- Созданы методы динамического расчета железобетонных конструкций на взрывные воздействия, особенностью которых является кратковременная работа элементов в стадиях, сопровождающихся пластическими деформациями арматуры и даже локальными разрушениями сжатого бетона. Рассмотрен широкий класс конструкций: балки, балки-стенки, плиты, оболочки покрытия для взрывоопасных производств, защитные оболочки АЭС. Для повышения надежности изгибаемых конструкций, воспринимающих кратковременные динамические нагрузки, предложено и обосновано косвенное армирование сжатой зоны.
- Обобщены и созданы научные основы, позволяющие дать оценку технического состояния различных конструкций, а также дающие возможность расчетным путем оценить остаточную несущую способность конструкций. Тем самым созданы научные основы продления срока надежной эксплуатации ослабленных железобетонных конструкций в условиях действующего производства.
- Разработаны методы расчета прочности нормальных и наклонных сечений железобетонных элементов и конструкций при статистическом и кратковременном динамическом нагружении, в том числе при сложных напряженных состояниях. Результаты расчета, исследований доведены до практического применения в проектных и строительных организациях в виде рекомендаций, указаний, программ, которые позволяют значительно снизить материалоемкость конструкций и упростить существующие расчеты и широко используются инженерно-техническими работниками проектных и строительных организаций и учреждений, а также преподавателями, аспирантами и студентами вузов и техникумов строительных специальностей Томской области, многих городов России, стран ближнего и дальнего зарубежья.
- На базе вычислительного комплекса "AutoCad" разработаны программы автоматизированного проектирования восстановления и усиления железобетонных конструкций зданий и сооружений, а также рекомендации по их использованию.
Лаборатория испытания строительных конструкций
На сегодняшний день в ТГАСУ имеется лаборатория испытания строительных конструкций при кафедре «Железобетонных и каменных конструкций». Лаборатория имеет площадь 710 метров квадратных. Также, имеется малый машинный зал. Лаборатория оснащена мостовым краном грузоподъемностью 10 тонн. В ней установлены испытательные гидравлические прессы мощностью 200, 250 и 1000 тонн сил, разрывная машина мощностью 50 тс, силовой пол (четыре ручья длиной по 24 м). Кроме того, установлена электрогидравлическая система UTM-4500 фирмы GCTS мощностью 450 тс с возможностью проведения испытаний в статических и динамических режимах. В комплект входит интегрированная бесконтактная система анализа деформированного состояния методом корреляции цифровых изображений VIC-3D. Для исследования процессов при испытании на динамические и сейсмические нагрузки используется высокоскоростная видеокамера Photron Fastcam SA2, позволяет получать изображения на скорости до 2000 кадров/с. Создана копровая установка для испытаний железобетонных конструкций при кратковременном динамическом нагружении. Для регистрации параметров измерений используются комплексы MIC-036, MIC-400.
Лаборатория имеет большую, значимую для региона, историю. В восьмидесятые годы прошлого столетия активно проводились научные исследования по разработке конструкций из сборного железобетона высокой заводской готовности. В стране активно строились различные объекты промышленности с применением типовых железобетонных конструкций. Существовала острая необходимость в постоянных испытаниях выпускаемых конструкций. Такие испытания раньше проводились сотрудниками Томского инженерно- строительного института на открытых полигонах или в цехах томских заводов, например, таких, как завод «ЖБК-100». Проводились испытания практически любых конструкций начиная от плит перекрытия и заканчивая стропильными конструкциями и даже оболочками. Ниже приведены фотографии испытаний балок с параллельными поясами, сегментных стропильных ферм пролетом 18,0 м и оболочки положительной гауссовой кривизны.
Однако проведение испытаний строительных конструкций на площадках предприятий Томска было связано с рядом трудностей, таких как, необходимость транспортировки измерительного и силового оборудования, различные температурные условия при испытаниях, необходимость поездок сотрудников института на заводы с корректировкой учебного процесса и т.д. В общем проблем хватало и в связи с вышесказанным было принято решение построить собственный лабораторный корпус и оснастить его всем необходимым, что позволило бы не только обеспечить чистоту исследований, выпускаемых заводами Томска строительных конструкций, но и главное обеспечить ученым кафедры плацдарм для занятия собственными научными исследованиями с привлечением и обучением студентов и аспирантов.
Проектирование и строительство лабораторного корпуса проводилось под руководством и с непосредственным участием замечательного ученого, профессора, заведующего кафедрой «Строительные конструкции» ТИСИ Александра Михайловича Болдышева.
Александр Михайлович Болдышев родился в 1932 году. Окончил ТИСИ (1959), кандидат технических наук (1966), профессор (1992). Опубликовал 164 научные работы. На его счету десятки крупных научных трудов, его имя ассоциируется с созданием многих новых железобетонных изделий.
При строительстве лаборатории кафедры уже были реализованы научные разработки, например, были применены колонны с пазами, которые понижали материалоемкость конструкций (их и сейчас можно легко найти в здании лаборатории). В строительстве лабораторного корпуса значительную помощь оказал завод «ЖБК-100».
После завершения строительства и открытия лаборатории испытания строительных конструкций работа пошла на новом уровне. Для томских заводов железобетонных конструкций кафедра стала конструкторским бюро. Ни один вид изделия не принимался в производство, пока не прошел испытания на кафедре. За решением всех проблем заводчане обращались к ученым. Ряд фотографий выполненных в те годы работ приведен ниже.
Многие строительные конструкции г. Томска получили путевки в жизнь благодаря исследованиям, проведенным в лаборатории испытания строительных конструкций кафедры «Железобетонные и каменные конструкции» ТИСИ–ТГАСА–ТГАСУ.
Нужно отметить, что в лаборатории стали выполняться лабораторные работы для студентов. В настоящее время проведение лабораторных работ со студентами продолжается (по России в основном такая практика была утеряна).
А наиболее активные и увлеченные из студентов продолжают свои исследования, поступив в магистратуру или аспирантуру. Исследования проводятся на современном техническом уровне с применением оригинального оборудования, частично разработанного сотрудниками кафедры, что предает результатам исследований научную новизну и достоверность.
Также для привлечения интересов абитуриентов и школьников проводятся различные экскурсии и дни открытых дверей.
Долгие годы заведующим лаборатории испытания строительных конструкций был Владимир Алексеевич Койфман, на данном этапе (2018 г.) заведующим лаборатории является его сын Сергей Владимирович Койфман.
В 2014 году произвели модернизацию лаборатории, выполнили ремонт, приобрели новое оборудование и на ее базе открыли научно-образовательный центр «Испытание конструкции» совместно с Томской домостроительной компанией. В открытии принял участие профессор Кийяя из политехнического университета Турина (Италия) с коллективом которого сложились партнерские отношения.
В настоящее время лаборатория испытания строительных конструкций кафедры «Железобетонные и каменные конструкции» является лицом университета. Лабораторию часто посещают первые лица города, области и не только.
А выполнение работ продолжается. Были произведены комплексные испытания строительных конструкций системы КУПАСС (каркасная универсальная полносборная архитектурно-строительная система). Система КУПАСС разрабатывалась Томским государственным архитектурно-строительным университетом совместно с ОАО «Томская домостроительная компания» по заданию Минобрнауки РФ.
Кафедра «Железобетонных и каменных конструкций» и лаборатория испытания строительных конструкций предлагают на основе договорных отношений выполнение работ по испытаниям и исследованиям работы строительных конструкций при действии статических и кратковременных динамических нагрузок с выдачей официальных заключений с печатью Томского Государственного Архитектурно-строительного Университета.
Лаборатория автоматизации эксперимента
Лаборатория автоматизации эксперимента обеспечивает планирование, подготовку и проведение автоматизированных испытаний, и обработку полученных экспериментальных данных. Лаборатория оборудована современными информационными измерительными системами для обеспечения автоматизированных испытаний конструкций, в частности натурных железобетонных элементов. Обеспечивается калибровка тензометрических датчиков и акселерометров с определением цены деления для различных схем испытательных стендов индивидуально для каждого канала измерительной системы.
Измерения показаний тензорезисторов, датчиков перемещений и силоизмерительного датчика обеспечиваются измерительно-вычислительным комплексом (ИВК) MIC-400, заводской № 40104, который имеет сертификат об утверждении типа средств измерений RU.С.34.010.А № 9569 ГОССТАНДАРТа России и сертификат соответствия № РОСС RU. АЯ 46. В37195 ГЦИ СИ РОСТЕСТ-МОСКВА. ИВК MIC-400 обеспечивает измерение по всем каналам с частотой до 7680Гц, измерения фиксируются одновременно по всем 64 каналам с разрешением 16 двоичных разрядов (±215= ±32768 уровней измерений).
Измерение показаний акселерометров обеспечивается ИВК MIC-300, заводской № 30025, который имеет сертификат об утверждении типа средств измерений RU.С.34.010.А № 9569 ГОССТАНДАРТа России и сертификат соответствия № РОСС RU. АЯ 46. В37195 ГЦИ СИ РОСТЕСТ-МОСКВА. ИВК MIC-300 обеспечивает измерение по всем каналам с частотой до 64000 Гц, измерения фиксируются одновременно по всем 16 каналам с разрешением 16 двоичных разрядов.
Система синхронизации эксперимента по сигналу срабатывания кнопки «запуск динамического нагружения» обеспечивает включение на измерения ИВК MIC-300 и MIC-400 одновременно с этим срабатывает узел отпускания испытательного груза (авиационный бомбосбрасыватель до 1000кГ). Происходит динамическое нагружение испытываемой конструкции и результаты измерений записываются в файлы ИВК MIC-300 и MIC-400. Дальнейшая обработка происходит в программах Winpos и Excel.
Для измерения усилия воздействия на испытываемую конструкцию при отпускании испытательного груза применен датчик силоизмерительный тензорезистивный малогабаритный типа ДСТ 4126 2000 Р-0,25 С41Р54 заводской №2 откалиброванный на ЗАО «Сибтензоприбор» с максимальным значением измеряемой силы при статическом нагружении до 2000 кН.
Для измерения ускорений возникающих при динамическом нагружении испытываемой конструкции применены пьезоэлектрические акселерометры типа 4382 с усилителями заряда типа 2634 с блоком питания типа 2805 датской фирмы «Брюль и Къер», что позволяет фиксировать мгновенные значения ускорений с максимумом 980g в диапазоне частот от 1 Гц до 7000 Гц.
......
