Кафедра геотехніки забезпечує підготовку бакалаврів за спеціальністю “Будівництво і цивільна інженерія” на всіх факультетах університету. Готує магістрів за спеціалізацією: “Промислове і цивільне будівництво” та науковців спеціальності “Основи і фундаменти”. Викладачі кафедри мають тісні наукові контакти як із вітчизняними вищими навчальними закладами серед яких: НТУУ “КПІ” ім.І.Сікорського (Київ), ПНТУ ім.Ю.Кондратюка (Полтава), ПДАБА (Дніпро), ОДАБА (Одеса), ВНТУ (Вінниця) та науково-дослідними установами НДІБК, НДІБВ та із закордонним університетами та дослідними центрами: Ґданська, Варшави, Зеленої Гури (Польща), Праги (Чехія) Штутгарта, Ваймара, Карлсруе (Німеччина), Парижа (Франція), Мічігану (США) та у інших країнах.
Фахівці кафедри плідно співпрацюють, вирішуючи складні геотехнічні питання з провідними підприємствами будівельної галузі серед яких: БК “Укрбуд”, АТ ХК “Київміськбуд”, ПАТ “Київметробуд”, ПАТ “Фундамент” та іншими.
Співробітники кафедри беруть участь у розробці багатьох нормативних документів. Фахівці кафедри отримала понад 50 свідоцтв на винаходи, більшість з яких впроваджено у виробництво.
Кафедра з 1968 року забезпечує видання міжвідомчого науково-технічного збірника “Основи і фундаменти”, що входить до переліку фахових видань.
Завідувач кафедри – Заслужений діяч науки і техніки України, дійсний член Академії будівництва України і Академії інженерних наук України, доктор технічних наук, професор І.П. Бойко.
Тел. +38 (044) 245-48-54
e-mail: boyko40@ukr.net
Професор І.П. Бойко займається розробкою прогресивних конструкцій та технології влаштування фундаментів, методів розрахунку фундаментів, які взаємодіють з нелінійно-деформованою основою, в яких поєднано вимоги першого та другого граничних станів матеріалів та ґрунтів, розробкою та реалізацією математичних нелінійних моделей ґрунтового середовища та методик числового моделювання елементів системи «ґрунтова основа – фундамент – надземні конструкції» в складних геологічних умовах.
Історія кафедри
Кафедра основ і фундаментів була створена 1945 року, який і можна вважати роком її народження. У 2018 році у зв’язку із розширенням сфери діяльності кафедри вона отримала нову назву – кафедра геотехніки, що відповідає світовій практиці для аналогічних підрозділів технічних університетів.
За період існування кафедри нею керували:
1945–48 та 1957–60 рр. – доцент Некрасов Сергій Федорович,
1948–56 рр. – доцент Бондаренко Іван Степанович,
1956–57 рр. – доцент Фурсов Федір Іванович (ректор КІБІ в 1944–48 рр.),
1960–67 рр. – доцент, канд. техн. наук, генерал-майор Савич Петро Леонідович,
1967–70 рр. – професор, д-р геолого-мінералогічних наук Дранников Абрам Маркович,
1970–88 рр. – професор, канд. техн. наук Слюсаренко Степан Овксентійович,
від 1988 рр. – професор, Заслужений діяч науки і техніки України (від 2000 р.), д-р техн. наук Бойко Ігор Петрович.
На початку 1960-их років при кафедрі відкрито аспірантуру. Серед перших аспірантів, науковим керівником яких був проф. А. М. Дранников: були Г.П.Степаненко, М. В. Корнієнко, що є професорами. Загалом на кафедрі підготували та захистили більше 70 кандидатських та 4 докторські дисертації.
На кафедрі у різні часи читали лекції проф. Чеботарьов (США), проф. Бент Бромс (Стокгольм, Швеція), проф. М. О. Цитович, проф. М. В. Малишев, проф. Б. І. Далматов, (Росія), проф. Є. Ф. Винокуров (Білорусь), проф. Р. Мохан (Індія). Кафедру відвідав президент Індії Варахагірі Венката Гірі.
Співробітники кафедри перебували на стажуванні, читали лекції у вищих навчальних закладах інших країн.
Дипломне проектування за напрямком геотехніка кафедра почала 1965 року першою в СРСР і першим дипломником був І. П. Бойко (керівник – доц. М. С. Грутман). У перші роки дипломувалося 5–7 студентів, останнім часом: по 25– 35– денна форма навчання, до 10 студентів – заочна, які виконують дипломні проекти в регіональних геологічних умовах України із забезпеченням екологічної безпеки та інженерного захисту відповідних територій. В останні роки на кафедрі готуються до 20 магістрів, більш ніж 30 бакалаврів щороку.
Професори А. М. Дранников, В. Ф. Краєв, С. О. Слюсаренко, Г. М. Петренко, І. П. Бойко працювали та працюють у складі науково-технічних та спеціалізованих рад із захисту докторських та кандидатських дисертацій.
Київська школа геотехніки
Ми продовжуємо цикл статей про наукові школи КНУБА. Сьогодні мова піде про наукову школу геотехніки. Відомо, що створення надійних будівель та споруд залежить зокрема і від глибини дослідження основи, врахування реальних процесів формування напружень та деформування зумовлених різними комбінаціями навантажень та технологіями зведення. Тому розробка методів розрахунків взаємодії ґрунтових основ з конструкціями, проектування, влаштування та експлуатація фундаментів була і залишається сучасною проблемою, що є її предметом дослідження геотехніків-дослідників Київської школи геотехніки. Документально її було створено в 2009 році, коли науково-дослідній лабораторії числових методів у геотехніці був наданий статус наукового підрозділу університету, однак, фактично наукові дослідження в колективі кафедри геотехніки активно тривають з 1967 року, коли було створено науково-дослідну лабораторію основ та фундаменті.
Основними напрямками дослідження вчених Київської школи геотехніки є:
- вдосконалення методів розрахунку взаємодії основ і геотехнічних об’єктів як елементів системи “основа-фундаменти-надземні конструкції”;
- ідентифікація параметрів ґрунтів з використанням сучасних світових підходів та інтеграція такого підходу в українську практику;
- дослідження та проектування фундаментів в умовах реставрації та реконструкції споруд;
- розрахунки та проектування будівель і споруд в умовах зсувонебезпечних територій;
- експериментальні дослідження взаємодії фундаментів з основами в умовах реальних розмірів конструкцій та моделей;
- дослідження та вдосконалення методів розрахунків фундаментів та надземних несучих конструкцій в умовах різних за характером динамічних навантажень, в тому числі сейсмічних
- науково-технічний супровід проектування, будівництво та експлуатації унікальних об’єктів.
Будівництво надійних та економічних споруд залежить насамперед, від рівня геотехнічних досліджень території будівництва. І як результат – правильного вибору ділянки під будівництво, з урахуванням геолого-екологічних процесів. Для цього проводяться інженерно-геологічні дослідження. А після цього можна приступати до проектування і будівництва з дотриманням основних вимог до регіональних властивостей ґрунтів. Це можуть бути лесові ґрунти, зсувонебезпечні території, сейсмічні зони, потенційно підтоплювальні майданчики, карсти та інше. Для того, щоб будівництво задовольняло подібним вимогам необхідні фахівці з геотехніки. Тобто, інженери зі знанням геологічної будови і структури геотехнічних об’єктів, які і зумовлюють розробку остаточного проекту.
Багато з існуючих споруд, поруч з якими ведеться будівництво мають фундаменти неглибокого закладання, які чутливо реагують на зміни напружено-деформованого стану ґрунтової основи. Влаштування котлованів, використання підземного простору під паркінги та інші споруди порушують врівноважений напружений стан основи і негативно впливають на існуючі будівлі. В таких умовах важливу роль відіграють інженерні захисні споруди та технології їх застосування, які мають забезпечити мінімальні зміни стану основи. При влаштуванні котловану та зведенні будинку існуюча будівля осідає внаслідок додаткових переміщень основи від ваги вийнятого ґрунту та нового будинку. Для запобігання цьому явищу застосовуються інженерні захисні заходи – захисні екрани, чи стінки, що можуть складатися з монолітних чи пальових конструкцій, розрахунки яких проводяться з урахуванням особливостей нелінійної поведінки ґрунту, особливо на стадії влаштування котловану. Як розрахувати всі ризики знають спеціалісти-геотехніки. Зокрема з наукової київської школи геотехніки КНУБА.
В світі спеціалістів з геотехніки готують уже давно. В Україні, за винятком КНУБА, спеціальної підготовки ніде ще не має. Але, як показує практика, без геотехніків нині складні об’єкти не побудуєш. Дорого. Адже треба проводити численні дослідження в польових умовах або будувати експериментальний зразок, як це робили кілька десятиліть тому. Тож будувати по-старому собі у збиток. Тай набагато довше.
В Україні вже не перший рік працює наукова школа геотехніки при Київському національному університеті будівництва і архітектури.
Вони брали участь в будівництві конфайнмету або саркофагу на Чорнобильській атомній станції, будівництві космодрому в джунглях Бразилії, головного каналізаційного колектору Києва, відновленні Успенського собору на території Печерської Лаври в Києві і зараз працюють над відновленням Десятинної церкви в Києві.
І це тільки невеликий перелік робіт, де без геотехніків було не можливо було обійтись, тому геотехніків КНУБА часто запрошують зробити дублюючі розрахунки. Наприклад, якась проектна організація розробила проект, вчені КНУБА повторили. Якщо результати узгоджуються, то вони беруться за основу. Це перевірка. Так в нормах записано. Так і за кордоном. Тільки там не дублюючі розрахунки. А страховка. Страхова фірма робить підтвердження. І дає гарантії, що страховий фонд покриє збитки, якщо щось трапиться. У нас такого нема. У нас пройшли державну експертизу. Але в держави грошей на страховку не має. Ці гроші треба десь акумулювати. Вчені вважають, що цей механізм час поміняти. Щоб сертифікат видавав спеціаліст вчений зі Школи геотехніки КНУБА, а не новостворений невідомий центр. Але поки що маємо те що маємо.
За період існування кафедри нею керували:
1967–70 рр. – професор, д-р геолого-мінералогічних наук Дранников Абрам Маркович,
1970–88 рр. – професор, канд. техн. наук Слюсаренко Степан Овксентійович,
Нині школою геотехніки в КНУБА опікується професор Ігор Петрович Бойко – Заслужений діяч науки і техніки України, дійсний член Академії будівництва України і Академії інженерних наук України, доктор технічних наук. Він же завідує і кафедрою геотехніки в КНУБА. Коли він починав свою наукову діяльність, в Україні навіть неможливо було захистити дисертацію, тож змушений був їздити в Москву. Щоб отримати статус вченого –геотехніка треба було пройти певний бар’єр: Мінськ, Ленінград, Москва, Дунайсько-європейська конференція. Тепер в КНУБА є своя Вчена рада з підготовки геотехніків докторів та кандидатів наук і дисертацію можна захистити в Україні. З’явилися свої вчені і власні розробки. Серед досягнень школи геотехніки КНУБА створення проектування основ і фундаментів багатоповерхових будівель і споруд в умовах щільної забудови з урахуванням технології зведення, авторський нагляд за будівництво, розрахунок і проектування фундаментів в сейсмічно небезпечних районах в складних інженерно-геологічних умовах, розробка проектних рішень при реконструкції та підсиленні будівель і споруд, проектування опор мостів, фундаменти кранів, дублюючі розрахунки будівель і споруд на дію сейсмічних навантажень, оцінка взаємного впливу сусідніх конструкцій. Висновок вчених школи геотехніки однозначний – не може бути окремо основи і фундаменту. Якщо рахувати окремо – то це дасть результат може бути не надійним.
Зароджувалася школа геотехніки не просто. Спочатку це була кафедра основ і фундаментів КНУБА (КІБІ). З часом на кафедрі були створені дві навчальні лабораторії – „Інженерної геології” та „Механіки ґрунтів”, які забезпечували виконання лабораторних та практичних робіт, відповідно до робочих навчальних програм. А також створені дві науково-дослідні лабораторії, які сьогодні входять до наукових підрозділів університету. В 1967 році почала роботу галузева науково-дослідна лабораторія. В 1989 році вона перейменована в Науково-дослідну лабораторію основ та фундаментів промислових будівель. У 1979 року створена галузева науково-дослідна лабораторія основ і фундаментів сільськогосподарських будинків і споруд. В 2008 р. вона перейменована в Науково-дослідну лабораторію основ і фундаментів в складних інженерно-геологічних умовах. В 2003 році створено Науково-дослідну лабораторію чисельних методів у геотехніці, а 30 січня 2009 р. на засіданні Вченої Ради КНУБА лабораторії був наданий статус наукового підрозділу університету. Так офіційно народилася наукова школа геотехніки. Науковим керівником призначили Бойка Ігоря Петровича.
Більш ніж півстоліття тому у 1968 році на базі кафедри було засновано міжвідомчий науково-технічний збірник “Основи і фундаменти” де студенти, аспіранти, науковці висвітлюють свої наукові досягнення. Цей науковий збірник користується популярністю як у науковців України та і за кордоном.
Серед наукових напрямків роботи Київської школи геотехніки – розробка нових моделей та методів розрахунку при проектування основ і фундаментів, що враховують індивідуальні складні умови будівництва; розвиток автоматизованої системи наукових досліджень (АСНД) “VESNA”, реалізація раціональних конструкцій фундаментів будівель і споруд; розрахунок систем сейсмоізоляції будівель і споруд в сейсмічно-небезпечних районах; участь в розробці нормативної бази України. Для цього проводяться експериментальні дослідження. Зокрема, технічне обстеження і моніторинг будівель і споруд, випробування паль і ґрунтів основи, уточнення інженерно-геологічної ситуації інженерними методами, експериментальні досліджень щодо взаємодії геотехнічних об’єктів з ґрунтовим масивом за програмою міжнародного співробітництва на об’єктах національного значення.
Перспективи є. Школа обов’язково виживе, адже робота для її спеціалістів є постійно. Авторитет у геотехніків КНУБА такий високий, що їхній підпис на документах, завжди сприймається, як остаточний результат. Навіть, якщо висновки не співпадають з нормами. Але шлях до визнання був тернистим. Щоб захистити докторську дисертацію, Ігор Петрович Бойко вимушений був їхати до Москви і чекати кілька років. В 88 році там же і захищався, в Україні не було вчених рад такого спрямування. Для дисертації було вибрано тему, яка хвилювала увесь світ – фундамент ядерного реактора. Потрібні були спеціальні розрахунки, адже площа основи реактора 70 на 70 метрів і під ним йдуть зовсім інші процеси, не такі, як в будинку.
Щоб надійно проектувати фундамент, каже Ігор Петрович Бойко, насамперед треба мати надійні параметри. Ці параметри визначають прилади і люди різної кваліфікації. Дані треба перевірити і поєднати з тими задачами, які ми перед собою поставили. Це можуть бути надійні польові досліди або зведення експериментального будинку, щоб потім на базі цього зробити типовий проект. Бо на кожному будівельному майданчику різні ґрунти, різна взаємодія з сусідніми будівлями. Та при такому підході помилки не виключаються. Тепер українські геотехніки використовують числові методи. Це дає змогу один і той же проект проаналізувати і сформувати його взаємодію з ґрунтовим середовищем, а потім проекспериментувати з параметрами або навантаженням. І знайти якийсь безпечний коридор. Спираючись на ці дані можна видати надійний і економічний проект. Переваги геотехніків КНУБА в тому, що вони запропонували числове моделювання. Воно дає більш широку інформацію. Фактично це нова ідеологія проектування і ій вже навчають наших студентів.
Кожен об’єкт, створений архітектором, інженер мусить навантажувати. Потім взяти реальні характеристики ґрунтів, перевірити їх, і після цього можна провести розрахунки взаємодії окремих елементів наземних конструкцій, фундаменту із основою. Геотехніки наукової школи КНУБА створюють ситуацію, коли в процесі зведення в основі змінюється реактивна епюра. Це супротив навантаження на плиту фундаменту. І по її формі можна врівноважити вертикальне навантаження і реакцію. Якщо це зрозуміти, то стає ясно, де перенапруження, тоді можна раціонально його заармувати і буде надійно та економічно. Зараз уже більшість будівельників переходять на таку схему проектування. Але одні з перших це були українські геотехніки наукової школи КНУБА. Перші роботи датуються 70тими роками минулого століття. Ґрунти примушують шукати більш раціональні підходи. Тож, сьогодні будівлі стали проектувати по двом групам граничних станів, їх розбивали на певні групи граничних станів. При проектуванні паль можна розглядати два випадки: палевий фундамент і палеву основу з метою надійності. Палевий фундамент це ноу-хау школи геотехніки КНУБА. Тут має значення розмір основи і довжина паль. Короткі палі на при великих габаритах фундаменту не виконують свою функцію, а просто покращують властивості основи у верхній частині. Якщо палі виходять за зону, яка формується ростверком, то посилюють фундамент. Ростверк – це верхня плита, яка об’єднує групи паль. Цей секретне не наші вчені придумали, а проаналізували, як взаємодіє з основою Ісакієвський собор в Санкт-Петербурзі. Там під храм забивали дерев’яні палі довжиною 9 метрів. А розмір собору 70 на 70 метрів. Тому храм і опустився більше, ніж на метр в землю. Тому що функції 9-ти метрових паль при такому розмірі забудови не спрацювали, треба довші. Короткі палі покращують основу тільки у верхній частині, а свою основну функцію не виконують. Вони не дають навантажень на більш міцні шари на значній глибині. Довгі палі під великий фундамент – це одне з н досягнень української школи геотехніки.
Кафедра має зв’язки з університетами: Штутгарта (проф. П. Вермеєр, проф. Смольчик), Ваймара – Bauhaus-Universität, Карлсруе (проф. Г. Гудехус), Цюриха, Гренобля (проф. М. Булон), Парижа (проф. Р. Франк), Ґданська (проф. Е. Дембицький, проф. Сікора), Варшави (проф. Топольницький), Софії (проф.Ів. Сакарев), Любляни, Белграда, Праги (проф. М. Долежалова), Братиславським технічним університетом (проф. Ґула, проф. П. Турчек), Будапештським технічним університетом (професори А. Кезди, Г. Петрашович, Б. Фаркош), університетом м. Печ (проф. Йозеф Мечі), університетом Сани, Йемен, Нью-Йоркським міським університетом (доц. В. І. Хазін), Мічіґанським університетом (проф. Роман Гриців).
Колектив Київської школи геотехніків проводить періодичні міжнародні конференції Challenges in geotechnical engineering.
В умовах гармонізації нормативних документів Євросоюзу та України науковці школи приймають участь проведені міжнародних експериментів в польових умов з порівняння методик отримання параметрів ґрунтів з використанням різного устаткування з метою їх подальшої ідентифікації.
Для оцінки надійності проектних рішень за спеціальною програмою в польових умовах проведені випробуваннях окремої палі та групи паль з використанням сучасних засобів фіксації напружень та переміщень, що в подальшому використовується для оцінки результатів моделювання в різних програмних комплексів.
А нам залишається тільки побажати українським геотехнікам нових наукових досягнень. Як бачимо, фундамент знань у науковців київської школи геотехніки надміцний!
Автори:
завідувач кафедри геотехніки прес-секретар КНУБА
д.т.н., проф, Бойко І.П. Кириченко Т.М.