В связи с интенсивным развитием в 70-80 годах на Западном Урале дорожного строительства возникла острая необходимость в подготовке инженерных кадров по дорожным специальностям.
В 1973 г. в Пермском политехническом институте была начата подготовка инженеров по специальности “Строительство автомобильных дорог и аэродромов” и в 1975 г. открыта выпускающая кафедра “Основания, фундаменты и мосты”.
Кафедра осуществляла подготовку инженеров по проектированию, строительству и эксплуатации дорог и мостов. В 1982 году из состава кафедры была выделена еще одна выпускающая кафедра “Строительство автомобильных дорог”. С 1992 г. началась подготовка инженеров по специальности “Мосты и транспортные тоннели”.
За эти годы кафедра превратилась в одну из ведущих кафедр этого профиля. По рейтингу Минобразования она занимает 2-5-е места среди аналогичных кафедр России.
На кафедре создана известная в России и за рубежом научная школа по проблемам механики грунтов и фундаментостроению. В разное время здесь работали и продолжают работать 5 профессоров, д.т.н., 15 доцентов, к.т.н.
Под руководством А.А. Бартоломея подготовлено и защищено более 40 кандидатских диссертаций, он осуществлял научные консультации и оказывал помощь в подготовке и защите 14 докторских диссертаций.
Основные научные направления кафедры и результаты исследований
Основное научное направление кафедры - экспериментально-теоретические исследования взаимодействия свайных фундаментов с окружающим грунтом, разработка новых конструкций свай повышенной несущей способности и методов проектирования фундаментов по предельным состояниям, прогноз устойчивости зданий и сооружений, хранилищ отходов в сложных инженерно-геологических условиях, усиление оснований фундаментов, расчет и проектирование мостов.
Сотрудники кафедры выполняют большой объем работ по обследованию зданий, сооружений и мостов.
А. Экспериментальные исследования
В различных инженерно-геологических условиях испытаны на вертикальную, внецентренные и горизонтальные нагрузки, в том числе и длительные, более 150 натурных фундаментов из свай длиной 3-12 м, кусты из 4-16 свай, одно-, двух- и трехрядные ленточные свайные фундаменты, несколько сот одиночных свай. Кроме того, для установления качественных характеристик в лабораторных и полевых условиях испытано более 3 тыс. модельных свай и фундаментов. Большинство отдельных свай и свай в составе фундаментов были снабжены тензодатчиками и мессдозами, что позволило получить надежные данные на всех этапах испытаний.
Комплексные лабораторные и полевые исследования позволили установить следующее:
Б. Теоретические исследования
На основании решения плоской и пространственной задач теории упругости, теории фильтрационной консолидации, феноменологической теории наследственной ползучести и нелинейной механики с учетом установленных в полевых условиях закономерностей взаимодействия свай и фундаментов с окружающим грунтом разработаны следующие методы и методики расчета:
Всесторонние экспериментальные и теоретические исследования позволили разработать прогрессивные конструкции свай:
В. Включение результатов исследований в нормативные документы
На основании выполненных экспериментально-теоретических исследований разработаны ряд нормативных документов регионального и федерального уровня.
Г. Внедрение результатов исследований
Разработанные нормативные документы, новые конструкции свай нашли широкое применение в практике проектирования и строительства на Западном Урале и в других регионах. Кроме того, сотрудниками кафедры написано свыше 1000 заключений по рациональному устройству фундаментов промышленных зданий и сооружений. В том числе таких крупных, как Пермская и Краматорская ГРЭС, 3-й и 4-й калийные рудники “Уралкалия” Губахинского завода “Метанол-700”, нефтегазовые комплексы Тюменской области.
Исследования и опыт строительства показали, что если сваи в фундаменте работают как висячие, то можно успешно применять сваи с центральной напрягаемой арматурой без поперечного армирования ствола из бетона на гравии. Применение этих свай позволяет в 4 раза сократить расход арматуры, заменить дорогостоящий щебень на гравий, поднять производительность труда при их изготовлении на 25% по сравнению с обычными сваями, а в сваях из бетона на шлакощелочном вяжущем полностью исключить применение дорогостоящего специального цемента при работе свай в агрессивных средах. Результаты этих исследований широко внедрены в практику строительства многих объектов г. Перми и области.
Применение свай повышенной несущей способности с раскрывающимися лопастями, с продольным вырезом и полых конических свай позволяет во многих грунтовых условиях сократить расход материалов в два раза.
Опыт проектирования фундаментов по предельно допустимым деформациям показал, что свайные фундаменты можно проектировать значительно экономичнее за счет увеличения нагрузок или сокращения числа свай на 20-30%. Сравнение фактических и расчетных осадок показывает, что разработанные методы позволяют с достаточной точностью рассчитывать осадки свайных фундаментов.
Разработаны технология усиления оснований фундаментов при реконструкции зданий и сооружений и методы расчета усиленных оснований по предельным состояниям. Это особенно актуально в связи с предстоящими реконструкциями зданий целых микрорайонов и крупных промышленных объектов.
По результатам научных исследований издано свыше 40 монографий, книг и брошюр. Опубликовано более 700 статей, в том числе 80 в трудах международных конгрессов и конференций по механике грунтов и фундаментостроению.
Под руководством А.А. Бартоломея как председателя секции по свайным фундаментам Российского общества по механике грунтов, геотехнике и фундаментостроению подготовлено и проведено б международных конференций по проблемам свайного фундаментостроения.
Под руководством член-корр. РАН А.А. Бартоломея работает областная экспертно-консультативная комиссия по основаниям, фундаментам и подземным сооружениям.
На кафедре ежегодно издается тематический межвузовский сборник научных трудов “Основания и фундаменты в инженерно-геологических условиях Урала”.
Широкое признание научной общественности получили монографии А.А. Бартоломея “Расчет осадок ленточных свайных фундаментов” (Стройиздат, Москва, 1972), А.А. Бартоломея “Основы расчета ленточных свайных фундаментов по предельно допустимым осадкам” (Стройиздат, Москва, 1982), АА. Бартоломея, И.М. Омельчака, Б.С. Юшкова “Основы прогноза осадок свайных фундаментов” (Стройиздат, Москва, 1994). А.А. Бартоломея, Г.Б. Кузнецова “Прикладная теория ползучести и длительная прочность грунтов” (Пермь, 1996).