Мы продолжаем делиться историями о людях, оказавших влияние на наше развитие в области совершенствования строительных технологий.
Сегодня речь пойдёт об учёном, имя которого носит главный институт бетона и железобетона в России — НИИЖБ. О человеке, который почти 60 лет возглавлял лабораторию теории железобетона и заложил основы всех современных методов расчёта железобетонных конструкций. Об Алексее Алексеевиче Гвоздеве.
Путь в науку
Алексей Алексеевич Гвоздев родился 27 апреля 1897 года в селе Богучарово Тульской губернии. В 1922 году окончил Московский институт инженеров путей сообщения.
С 1927 года, со дня основания Всесоюзного института сооружений, учёный работал в нём бессменным руководителем лаборатории теории железобетона и новых видов арматуры. Сначала в Центральном научно‑исследовательском институте промышленных сооружений (ЦНИПС), а с 1957 года — в НИИЖБ, где оставался вплоть до своей кончины в 1986‑м, посвятив институту почти шесть десятилетий.
Метод предельного равновесия: прорыв 1936 года
В 1936 году Гвоздев совершил революцию в строительной механике, доказав две фундаментальные теоремы теории пластичности о предельной нагрузке — статическую и кинематическую.
В чём суть этого открытия? До работ Гвоздева инженеры рассчитывали конструкции по упругой стадии — считая, что материал работает линейно вплоть до разрушения. Но реальный железобетон ведёт себя иначе: он пластичен, перераспределяет усилия, и его несущая способность часто оказывается выше расчётной.
Учёный предложил принципиально иной подход — метод предельного равновесия. В стадии предельного равновесия происходит перераспределение усилий с более нагруженных зон элементов в менее нагруженные. Практическая реализация метода производится статическим или кинематическим способами.
Этот подход позволил проектировать более экономичные и одновременно надёжные конструкции. За эту работу в 1967 году Бельгийское инженерное общество присудило Гвоздеву медаль Гюстава Транзестера — награду, которой удостаиваются выдающиеся учёные мира.
Метод расчёта по предельным состояниям
Гвоздев является автором методологии расчёта по предельным состояниям — она до сих пор лежит в основе всех российских строительных норм, включая актуальные СП.
Он также развил теорию расчёта статически неопределимых железобетонных конструкций — балок, рам, плит и оболочек. Ему принадлежит первая работа по обоснованию смешанного метода расчёта статически неопределимых систем. Удивительно, но ещё в 1927 году учёный предложил метод расчёта стержневых систем с членением на элементы, близкий к современному методу конечных элементов.
Гвоздев обосновал теорию расчёта статически неопределимых конструкций методом предельного равновесия в работе 1927 года «Общий метод расчёта статически неопределимых систем» и в 1938 году — «Определение величины разрушающей нагрузки для статически неопределимых систем». Эти труды стали основой советской школы расчёта железобетона.
Трубобетон: первая математическая модель
Именно Гвоздев первым разработал математическую модель для расчёта трубобетонных колонн. До него методы расчёта таких конструкций основывались в основном на эмпирических зависимостях, имевших серьёзные ограничения.
Учёный подошёл к задаче принципиально иначе. Он рассматривал трубобетонную колонну как единую систему, где стальная оболочка и бетонное ядро работают совместно, с учётом пластических деформаций и перераспределения напряжений. Эта модель стала основой для всех последующих разработок в области расчёта трубобетона.
Для инженеров это означает следующее. Сегодня такие конструкции активно применяются в высотном строительстве. Стальная оболочка в виде трубы играет роль и опалубки, и арматуры, повышая прочность элементов. Это позволяет возводить колонны с высокой производительностью и более низкими затратами. Кроме технологических преимуществ, трубобетонные колонны обладают повышенной несущей способностью и сейсмостойкостью.
Однако, как отмечают современные исследователи, отсутствие универсального метода расчёта, учитывающего влияние бокового обжатия бетона, остаётся существенным недостатком. Большинство современных публикаций по методам расчёта трубобетона, включая и существующие нормативные документы, основаны на эмпирическом подходе, не в полной мере отражающем специфику изменения напряжённо‑деформированного состояния колонн. Это накладывает ограничения на форму поперечного сечения (круглое, прямоугольное, шестигранное, восьмиугольное), материал оболочки и состав бетона.
Работы Гвоздева остаются фундаментом, на котором строятся современные уточнённые методики. Например, в диссертационных исследованиях последних лет разрабатываются модели деформирования центрально‑сжатых колонн с применением деформационной теории пластичности Гениева и методики расчёта с учётом ползучести — но все они опираются на базовые принципы, заложенные учёным.
Школа и ученики
Гвоздев воспитал более 100 учеников, среди которых более 10 докторов и около 200 кандидатов технических наук. Среди его последователей — С. В. Александровский, Ю. П. Гуща, А. П. Васильев, С. А. Дмитриев, А. С. Залесов, Н. И. Карпенко, В. А. Клевцов, С. М. Крылов, К. В. Михайлов, В. И. Мурашев, Р. Л. Серых, Ю. В. Чиненков, Е. А. Чистяков.
Вместе с профессорами В. И. Мурашовым и другими Гвоздев основал научную школу теории железобетона, которая до сих пор определяет развитие этой области в России.
Признание и наследие
В 1951 году за разработку и внедрение новых видов арматуры Гвоздев был удостоен Государственной премии СССР. В 1971 году ему присвоено звание Героя Социалистического Труда.
В 2007 году, уже после его смерти, имя Алексея Алексеевича Гвоздева было присвоено Научно‑исследовательскому институту бетона и железобетона — НИИЖБ, которому он посвятил почти 60 лет жизни.
Алексей Алексеевич Гвоздев — учёный, который перевёл расчёт железобетонных конструкций из области эмпирики в область строгой науки. Его метод расчёта по предельным состояниям используют ежедневно инженеры‑строители по всей России, проектируя здания и сооружения. Разработанная им математическая модель трубобетонных колонн служит отправной точкой для современных расчётов.
Имя Гвоздева носит НИИЖБ — институт, где разрабатываются нормативные документы, по которым мы работаем. Его ученики возглавляют кафедры и лаборатории по всей стране. Идеи учёного продолжают жить в каждом проекте, где ценят прочность, экономичность и научный подход к инженерному делу.