Дана краткая история создания НИИЖБ им. А.А. Гвоздева и показано доминирующее положение железобетона по объему применения по отношению к другим строительным материалам, что определяет его ключевую роль в развитии всей строительной индустрии.

НИИЖБ им. А.А. Гвоздева на сегодняшний день является разработчиком основополагающих нормативов по железобетону и новым видам бетона и армирующих материалов для различных областей их применения в строительстве. Важную роль играет НИИЖБ в области научно-технического сопровождения проектируемых, строящихся, эксплуатируемых и реконструируемых зданий и сооружений.

В 2017 г. исполнилось 120 лет со дня рождения А.А. Гвоздева (1897 г.) — выдающегося ученого XX века в области строительной механики, теории пластин и оболочек, создания современной теории железобетона и методов расчета строительных конструкций по предельным состояниям. С именем А.А. Гвоздева неразрывно связаны развитие железобетона в нашей стране, создание норм проектирования, разработка и исследование основных направлений развития сборного и монолитного железобетона и их сочетаний.

А.А. Гвоздев – создатель российской школы по нелинейной механике железобетона, им подготовлено более 100 кандидатов и 10 докторов технических наук, работы А.А. Гвоздева получили широкую известность в СССР и за рубежом, высоко отмечены научным признанием и наградами.

Доктор технических наук, профессор А.А. Гвоздев был действительным членом Академии строительства и архитектуры – предшественницы современной Академии архитектуры и строительных наук (РААСН), членом ведущих научных советов, постоянным членом Европейского комитета по бетону (ЕКБ) и других научных отечественных и зарубежных организаций.

А.А. Гвоздев был организатором первой в СССР лаборатории железобетонных конструкций, затем Центральной лаборатории теории железобетона, и бессменным ее руководителем в течение почти 60 лет. Лаборатория сыграла важнейшую роль в развитии теории железобетона, методов расчета и проектирования железобетонных конструкций в нашей стране.

Modern concrete structures, realized through complex sequential construction techniques and/or characterized by significant non-homogeneities, are in general very sensitive to the effects of time-dependent behaviour of concrete (creep and shrinkage).

Guidelines for the evaluation of these effects were developed in the last decades by international pre-standard and standard institutions on the basis of a common, although progressively evolving, scientific background, and of a substantially worldwide harmonized format.

The author discusses the development, with his large personal involvement, of this favourable scenario, evidencing areas of well established consensus and open problems.

In what concerns more specifically the effects of creep, it is commonly accepted that a reliable analysis of the structural response in service conditions may be performed on the basis of the theory of ageing linear viscoelasticity, first established by Italian mathematician Volterra at the dawn of 20th century.

The paper discusses the computational implications of this approach with reference on the one hand to the adoption of realistic advanced models for the prediction of the creep behaviour of concrete, and, on the other hand, to the complexity and sequential character of the constructions, and illustrates current updated guidelines developed at the international level for the evaluation of the effects of creep, both in the conceptual and preliminary design stages and in the subsequent detailed construction-stage and long-term reliability analyses of complex and sequential structures . These guidelines are intended to deal also with other phenomena, which are responsible of causing deviations from aging linear viscoelasticity, like tensile cracking, cyclic creep, and stress relaxation in prestressing tendons at variable strain, as well as the effects of humidity and temperature variations.

The paper must be intended also as a homage to the memory of CEB (Comité Euro-International du Béton, Euro-International Committee for Concrete) Honorary Member and member of the Academy of Construction and Architecture of the USSR Alexei A. Gvozdev, for long-time head of the laboratory of reinforced concrete of NIIZhB, the Institute for Concrete and Reinforced Concrete now named after him, for his crucial role in encouraging and assisting the author in the initial steps of transporting into CEB and FIP (Fédération Internationale de la Précontrainte, International Federation for Prestressing) ambient the fundaments of this new advanced format for creep analysis, to which the school of Soviet scientists and Gvozdev himself had given a fundamental contribution.

Современные конструкции из бетона, возводимые с использованием сложных последовательных методов строительства и/или характеризующиеся значительными неоднородностями, в целом, очень чувствительны к воздействиям, зависящим от поведения бетона во времени (ползучесть и усадка).

Руководящие принципы оценки этих эффектов были разработаны в последние десятилетия международными организациями, занимающимися предстандартами и стандартами, на основе общей, хотя и прогрессивно развивающейся, научной базы и, по существу, согласованного во всем мире формата.

Автор обсуждает развитие, при его большом личном участии, этого благоприятного сценария, обозначая области устоявшегося консенсуса и открытых проблем.

В вопросе, какими именно параметрами характеризуется эффект ползучести, обычно признается, что надежный анализ поведения конструкции в условиях эксплуатации может быть выполнен на основе линейной теории наследственной вязкоупругости, впервые созданной итальянским математиком Волтеррой на заре 20-го века.

В статье рассматриваются возможные последствия этого подхода для расчетов применительно, с одной стороны, к принятию реалистичных современных моделей для прогнозирования поведения бетона, связанного с ползучестью, и, с другой стороны, к сложности и последовательному характеру строительства, а также иллюстрирует современные обновленные руководящие принципы, разработанные на международном уровне, для оценки влияния ползучести, как на этапах предварительного и эскизного проектирования, так и при разработке рабочих чертежей и анализе долгосрочной надежности сложных и последовательных конструктивных систем.

Эти руководства предназначены также для рассмотрения других явлений, которые вызывают отклонения от линейной вязкоупругости при старении, таких как трещинообразование при растяжении, циклическая ползучесть и релаксация напряжений в преднапряженной арматуре при переменной деформации, а также влияние влажности и температурных колебаний.

Статья также была задумана как дань памяти Почетного члена ЕКБ (Евро-Международный комитет по бетону) и действительного члена Академии строительства и архитектуры СССР Алексея Алексеевича Гвоздева, в течение длительного времени руководившего лабораторией теории железобетона НИИЖБ, НИИ бетона и железобетона, который теперь назван его именем, за его решающую роль в оказании помощи и содействию автора на первых этапах продвижения в ЕКБ и ФИП (Международная федерации преднапряженного железобетона), создавших фундамент этого нового расширенного формата анализа ползучести, в изучение которой школа советских ученых и самого Гвоздева внесла основополагающий вклад.

Излагаются основные результаты проведенных авторами исследований в области теории ползучести бетона и железобетона за последние годы. Рассмотрены предложения по совершенствованию вычисления ядер релаксации бетона, по уточнение мер ползучести, вопросы деформирования и устойчивости стержневых железобетонных элементов при продольно-поперечном изгибе с учётом ползучести и трещинообразования.

Приводится история формирования современной российской нормативной базы в области проектирования конструкций из бетона и железобетона, начиная от истоков создания первых нормативных документов и до действующего в настоящее время СП 63.13330. Описывается развитие методов расчета и конструирования бетонных и железобетонных конструкций, приводимых в нормативной базе. Рассмотрены проблемы существующей нормативной базы по проектированию бетонных и железобетонных конструкций, предложены пути их решения. Сформулированы основные направления исследований и дальнейшего развития нормативной базы в области бетона и железобетона.

Богатейший опыт экспериментальных исследований, проектирования и строительства накоплен в России за столетие применения железобетонных пространственных конструкций. Талантливыми российскими архитекторами и конструкторами создано значительное число уникальных зданий и сооружений, вошедших в историю мировой архитектуры. В советский период были достигнуты большие успехи в разработке типовых сборных большепролетных пространственных конструкций типа тонкостенных оболочек и складок из железобетона, армоцемента и сталефибробетона для массового применения в промышленном строительстве. Выдающиеся достижения были сделаны в области теории расчета пространственных железобетонных конструкций. Значительный вклад в развитие этого научного направления внесен проф. А.А. Гвоздевым. Накопленный опыт проектирования реализован в строительных нормах по расчету и конструированию железобетонных пространственных покрытий и перекрытий зданий. В статье прослежена история развития российских норм проектирования железобетонных пространственных конструкций и их современное состояние.

Статья посвящена экспериментально-теоретическим исследованиям новых строительных конструкций, к которым предъявляются требования повышенной трещиностойкости. Приводятся оригинальные решения и некоторые результаты экспериментально-теоретических исследований корпусов высокого давления из тяжелого армоцемента, а также рассмотрены некоторые особенности поведения сталефиброжелезобетонных конструкций в условиях сложных деформаций.

Рассматриваются вопросы, связанные с развитием концептуальных подходов к определению допустимого уровня риска зданий и сооружений. Представлены экспериментально-теоретические исследования прочностных и деформативных характеристик железобетонных конструкций при различных температурах с учетом скорости динамического нагружения. Рассмотрены особенности расчета зданий и сооружений на прогрессирующее разрушение во всем диапазоне сочетаний силового и температурного нагружений.

Рассматриваются проблемы обеспечения живучести и защиты железобетонных конструктивных систем от прогрессирующего обрушения при аварийных воздействиях. Представлены подходы к решению задач живучести железобетонных конструкций и этапы расчета конструктивных систем из железобетона в запредельных состояниях. Дан анализ экспериментальных исследований фрагментов железобетонных конструкций при внезапном выключении из работы (удалении) одного из несущих конструктивных элементов.

Анализируется возможность установления особого предельного состояния для изгибаемых железобетонных конструкций, при котором в результате взрыва, техногенной аварии или иных запроектных воздействий конструкция выведена из функционального состояния и находится в стадии разрушения, но не превратилась в свободно деформируемый механизм, вызывающий обрушение конструкции.

Проведенные численные эксперименты показали, что значительный рост деформаций в изгибаемых элементах происходит за счет как пластических свойств растянутой арматуры, так и неупругих деформаций сжатого бетона.

Введение в практику проектирования особого предельного состояния может значительно изменить оценку поведения зданий и сооружений при чрезвычайных ситуациях, вызванных аварийными кратковременными воздействиями, и позволит корректно учесть перераспределение усилий в несущей системе при отказе одного или нескольких несущих элементов, а дифференцированные требования к «живучести» различных зон здания (пути эвакуации и остальные помещения) не помешают эвакуации людей и позволят уменьшить расходы на строительство.

Описаны история разработки и строительства Останкинской телебашни в Москве, ее конструктивные и технологические особенности, опыт эксплуатации и преодоления возникавших чрезвычайных ситуаций. Сформулирован вывод о необходимости постоянного мониторинга состояния башни для удлинения сроков эксплуатации и накопления данных, необходимых для развития высотного строительства в России.

Сегодня российская строительная наука оказалась в значительной изоляции от мировой. Это обусловлено целым рядом объективных и субъективных причин. Критичность такой изоляции усугубляется заметно устаревшей исследовательской базой, почти полным исчезновением инженерных площадок для отработки инновационных решений, проблемами подготовки, привлечения и закрепления молодых специалистов, слабым информационным обеспечением. Социальная инфраструктура российской строительной науки сегодня явно не отвечает современным вызовам. Международные контакты российских специалистов в области бетона и железобетона со своими коллегами носят эпизодический характер. Вместе с тем для зарубежных исследователей совершенно естественным, если не обязательным является участие в комплексных международных проектах и в работе отраслевых научно-производственных объединений. Основная задача таких некоммерческих организаций — стимулирование научных исследований, синтез научных результатов и практического опыта, разработка рекомендаций и аналитических документов по актуальным направлениям строительной науки, подготовка «дорожных карт», распространение накопленных знаний путем публикаций, издания руководящих документов, проведения международных конгрессов и симпозиумов, тесное сотрудничество с другими международными профессиональными объединениями и организациями по стандартизации. На примере организации работы ряда международных организаций (fib, RILEM, ACI, IASS, ERMCO и др.) показаны новые возможности развития работ в области бетона и железобетона.

На примере структуры и организации работы Международной федерации по конструкционному бетону fib (ФИБ) показаны уникальные возможности развития работ в области бетона и железобетона. Созданный в последние годы Модельный кодекс ФИБ для проектирования железобетонных конструкций Model Code - 2010 является основой для разработки следующего поколения норм проектирования конструкционного бетона во всем мире. При его подготовке обобщены результаты выполненных за последние десятилетия исследований и те области, где информация еще недостаточна. В 2016 году ФИБ приступила к работе над Модельным кодексом ФИБ 2020. Эта новая версия Модельного кодекса будет разработана как единый кодекс проектирования конструкций, включая положения для проектирования как новых, так и уже существующих конструкций.

Анализируется проблема соотношения истины, добра и красоты. Проблема эта имеет несколько аспектов. Особое внимание уделяется связи истины и красоты, роли искусства в научном открытии, эстетическим переживаниям в научном познании, ощущению математической красоты, гармонии чисел и формы, «геометрического изящества», как писал Пуанкаре. Доказывается, что интуиция есть проникновение в сущность процесса, во-первых, без предварительного накопления эмпирического материала, и, во-вторых, без обобщения и переосмысления теоретических наработок. Воображение представляет собой способность создавать новые чувственные или мыслительные образы на основе преобразования впечатлений, полученных в реальности. Если воображение бессознательно комбинирует факты новыми способами, то интуиция переносит нужные воображаемые образы в сознание. Процесс познания невозможен без воображения и интуиции, определяющую роль для формирования которых играет эстетическое восприятие действительности.