Научная деятельность кафедры МДК

Темы НИРс по кафедре металлических и деревянных конструкций

1. Шафрай С.Д. Исследование влияния диаграмм работы стали с «зубом текучести» на хрупкую прочность узлов стальных конструкций
2. Шафрай С.Д. Разработка новых типов пространственных конструкций с использованием профилированного настила
3. Шведов В.Н. Разработка конструктивных форм нагельных соединений деревянных конструкций при снижении материалоёмкости и совершенствовании технологии изготовления, монтажа и эксплуатации.
4. Пуртов В.В. Деревянные конструкции на нагельных пластинах для низкоширотного строительства.
5. Шафрай К.А. Совершенствование узлов фланцевых соединений с преднапряженными болтами
6. Кользеев А.А. Оценка резервов несущей способности стальных стержней, сжатых с разными концевыми эксцентриситетами
7. Сергеев А.В. Повышение хрупкой прочности узлов стальных конструкций с нахлёсточными соединениями уголков с фасонкой.

Кафедра металлических и деревянных конструкций в настоящее время сосредоточила свои научные интересы в основном по следующим направлениям:

1. Исследования по обеспечению хрупкой прочности стальных конструкций при низких климатических температурах.Для строительства в труднодоступных районах Севера Сибири и Арктики особенно рационально применять полносборные конструкции минимальной массы. В большей степени этому положению соответствуют металлические конструкции. Однако для регионов Арктики и Сибири характерны низкие естественные климатические температуры, при которых повышается опасность разрушения строительных конструкций. Поэтому главная задача  строительства в Арктике состоит в обеспечении прочности металлов и металлических конструкций при низких температурах. Эти слова в равной мере относятся не только непосредственно к строительным металлическим конструкциям, но и ко всему техническому оснащению Севера: к средствам транспорта и связи, к геологическому оборудованию, строительным машинам и т.п.С середины прошлого века под руководством д.т.н., профессора А.В. Сильвестрова сложилась научная школа по исследованию и созданию методов проектирования металлоконструкций из строительных малоуглеродистых сталей, позволяющих избежать аварий вследствие хладноломкости. Сформировалась целая плеяда учёных, работающих в этой области, исследования в которой с 80х годов прошлого века возглавил д.т.н., профессор С.Д. Шафрай. Новосибирскими учеными проведены многочисленные экспериментальные и теоретические исследования по названной проблеме. Ими накоплен большой практический опыт по предотвращению повреждений реальных конструкций.Работы по изучению хладостойкости выполнялись по заданию государства, а их результаты использованы при составлении норм для металлических конструкций.Достижениями сибирской школы учёных-металлистов является  вклад в развитие инженерного метода расчета хрупкой прочности стальных конструкций при низких климатических температурах. Широко признано усовершенствование ими конструктивных решений, технологических методов изготовления и монтажа, обеспечивающих высокий запас надежности стальных строительных конструкций. Это позволяет расширить применение в строительстве конструкций из обычных относительно дешевых малоуглеродистых сталей, а существующие стальные сооружения эксплуатировать более уверенно в регионах с низкими климатическими температурами.В настоящее время работы по теме на кафедре под руководством д.т.н., профессора С.Д. Шафрая успешно продолжаются к.т.н. К.А. Шафраем и А.В. Сергеевым.
2. Повышение ресурса безопасной эксплуатации стальных подкрановых конструкций.Проблема массовой выработки ресурса подкрановых балок по критерию образования в них видимых усталостных трещин влечет для промышленных предприятий значительные финансовые издержки, связанные с заменой поврежденных подкрановых конструкций.  Эта проблема обусловливает экономическую целесообразность исследований по обоснованию остаточного периода времени эксплуатации до проведения капитального ремонта и разработки специальных мероприятий, обеспечивающих безопасную эксплуатацию подкрановых конструкций  на весь этот период времени.В основе успешной работы по этой теме лежат многолетние теоретические, экспериментальные исследования и наблюдения за эксплуатацией подкрановых конструкций крупных промышленных предприятий Сибирского региона.Научная работа, начатая под руководством профессора И.И. Крылова, продолжается его учениками во главе с к.т.н. Б.Н. Васютой.В настоящее время успешно защищены несколько кандидатских диссертаций, разработаны практические рекомендации по обеспечению надежности подкрановых конструкций:стандарт организации СТО 22-15-06 «Временные методические указания по техническому надзору за эксплуатацией подкрановых балок с усталостными трещинами в верхней зоне станки».
3. Исследования в области современных перспективных конструкций из тонкостенных оцинкованных стальных профилей толщиной до 4,0 мм. Разработка новых типов пространственных конструкций с использованием профилированного настила.В настоящее время исследования продолжаются под руководством д.т.н., профессор С.Д. Шафрая.
4. Работы по созданию и исследованию новых конструкций покрытия с несущими элементами в виде ферм со стержнями замкнутого сечения.Исследования выполняются под руководством к.т.н. А.А. Кользеева Предлагаются конструкции покрытий здания с применением трехпоясных ферм, более экономичные по сравнению с традиционными решениями.
5. Разработка и исследование эффективных рамных узлов стальных каркасов зданий с применением фланцевых соединений осуществляется под руководством к.т.н. К.А. Шафраем.
6. Теоретические и экспериментальные исследования по созданию новых эффективных деревянных конструкций и их узловых соединений.Работа, инициатором и руководителем которой долгое время был д. т. н., профессор П. А. Дмитриев в настоящее время успешно осуществляется под руководством к. т. н. В.В. Пуртова. Проводятся теоретические и экспериментальные исследования опорных узлов деревометаллических треугольных безраскосных ферм и их соединений. Получен ряд патентов и изобретений на соединения деревянных конструкций, обладающие высокой надежностью и прочностью.
7. Исследования новых конструктивных форм нагельных соединений устанавливаемых огнестрельным способом и при помощи пневматического инструмента для элементов деревянных конструкций.Работа проводится под руководством  к.т.н., доц. В.Н. Шведова Разработан высокоэффективный способ крепления для деревянных конструкций

Научная деятельность кафедры связана в основном со школами, созданными В. В. Бирюлевым, А, В. Сильвестровым, П. А. Дмитриевым , предопределила успешную работу аспирантуры по подготовке кандидатов и докторов наук. Из 65 человек, обучавшихся в аспирантуре. 55 защитили кандидатские диссертации. Кроме того, защищена одна докторская диссертация.

Тематика научных исследований кафедры определялась потребностями строительства прежде всего Сибирского региона, а также научными интересами сотрудников. Серьезные научные исследования начались в 50-х годах с приходом па кафедру М. В. Лепехина. В то время был выполнен ряд крупных исследовании работы надшахтных копров, результаты которых использованы в проектной практике ГПИ <<Сибгипрошахт>>, ГТТЛ <<Сибцветметпроскт>>. Эти работы проводились до 1969 г. Во второй половине 50-х годов с приходом на кафедру В. В. Бирюлева и П. А. Дмитриева начали проводиться комплексные теоретические и экспериментальные исследования стальных ферм и балок с регулируемыми напряжениями, легких стальных конструкций — по металлическим конструкциям и новых видов нагельных соединений — по деревянным конструкциям.

С 1954 г. под руководством И. И. Кошина начались исследования влияния формы стальных конструкций на их коррозионную стойкость. Исследования проводились как в специальной климатической камере, так и на заводах цветной металлургии России и Казахстана. По результатам исследований были защищены 3 кандидатские диссертации.

Начиная с 60-х гг. на кафедре получили развитие ещё два научных направления: первое, связанное с хладостойкостью стальных конструкций, возглавил А. В. Сильвестров, второе, связанное с армированием деревянных конструкций, возглавил B. Ф. Бондин. После отъезда А. В. Сильвестрова изучение проблемы хладостойкости продолжилось его учениками. По результатам дальнейших исследований С. Д. Шафрай защитил докторскую диссертацию. Итогами научных поисков стали свыше 40 кандидатских диссертаций и десятки авторских свидетельств.

В конце 80-х годов под руководством И. И. Крылова начались исследования по изучению ресурса работы эксплуатируемых подкрановых балок. По результатам исследований защищены 2 кандидатские диссертации, и работы продолжаются. В это же время под руководством В. В. Бирюлева совместно с Казахским отделением ЦНИИПСК проводились исследования стальных сейсмостойких каркасов зданий. По результатам этих исследований защищены 3 кандидатские диссертации.

Кроме исследований металлических и деревянных конструкций, проводилась большая работа по улучшению технологии сварки и резки металлов. Работы велись под руководством Е. И. Егорова и А. Г. Меркулова. Проведены исследования односторонней сварки с применением специальных присадочных материалов, сварки тонких листов методом плавящегося электрода, разработка флюсов для кислородной резки металлов и т. д. Результаты исследовании внедрены на заводах металлических конструкций, опубликовано большое количество статей в специализированных журналах, получено 28 авторских свидетельств.

Результаты научных исследований докладываются не только на ежегодных научно-исследовательских конференциях НГАСУ и других вузов России, странах СНГ и за рубежом.

Многие научные исследования могли быть выполнены только благодаря имеющейся лабораторной базе кафедры. Лаборатория строительных конструкций располагает силовым полом с размерами в плане 10 х 4 м, на котором проводятся испытания крупномасштабных моделей балок, ферм, рам, пространственных блоков покрытий. Имеются 200- и 50-тонные гидравлические разрывные машины, стационарная испытательная установка, предназначенная для исследования моделей балок длиной до 4 м. Кроме того, кафедра располагает необходимой измерительной аппаратурой.

В первые годы существования кафедры научная работа студентов проводилась эпизодически. В последующее время объем научных исследований и хоздоговорных работ значительно вырос, что привело к необходимости привлекать студентов к работе с аспирантами и к хоздоговорным работам, В дальнейшем многие студенты, участвовавшие в научных исследованиях, поступили в аспирантуру и успешно защитили диссертации. Лучшие студенческие научные работы принимали участие в различных конкурсах, где неоднократно занимали призовые места.

Координация научной деятельности с ведущими научно-исследовательскими институтами страны началась в 60-е годы. С 1966 по 1973 г. совместно с ЦНИИСК исследовались конструкции с регулированием напряжений и хладостойкость стальных конструкций: с 1981 г. начато выполнение тем, входящих в научно-техническую программу Госстроя России по реконструкции металлических конструкций. В те же годы выполнялись темы Минвуза СССР "Нефть и газ Западной Сибири". В настоящее время кафедра участвует в научно-технической программе "Строительство", в региональных программах, в исследованиях по грантам, выполняет большой объем инициативных тем и хоздоговорных работ.