МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежский государственный архитектурно-строительный университет УТВЕРЖДАЮ Декан _______________факультета _____________ Мищенко В.Я. «______ »_______________________2011 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА Дисциплины КОНСТРУКЦИИ ИЗ ДЕРЕВА И ПЛАСТМАСС Направление подготовки (специальность) 271101.65 «Строительство уникальных _______________ зданий и сооружений» Профиль (Специализация) Строительство высотных и большепролетных зданий и сооружений Квалификация (степень) выпускника__специалист_____ Нормативный срок обучения ____6 лет_______ Форма обучения очно/заочная Автор программы к.т.н., доцент Ушаков И.И. Программа обсуждена на заседании кафедры строительных конструкций, оснований и фундаментов «__05_»__ 05____2011 года Протокол № ____6____ Зав. кафедрой строительных конструкций, оснований и фундаментов д.т.н., проф. Воронеж 2011 Борисов Ю.М. 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ 1.1. Цели дисциплины Основной целью преподавания дисциплины "Конструкции из дерева и пластмасс" является подготовка бакалавров в важной области строительства – наземные строительные конструкции зданий. Для этого студенту необходимо хорошо знать части гражданских и общественных зданий. Дисциплина Конструкции из дерева и пластмасс непосредственно связана с дисциплинами «Металлические конструкции» и «Железобетонные конструкции», а так же «Строительная механика» дополняет их по учету особенностей расчета и конструирования из материалов, обладающих упруго – пластическими свойствами. Знание конструкций из дерева и пластмасс позволяет наиболее оптимально использовать разнообразные строительные конструкции, сообразуя конструктивные формы с особенностями номенклатуры и механики работы древесины и пластмасс, что обусловливает принятие наиболее экономичных, долговечных и безопасных решений при проектировании зданий и сооружений. 1.2. Задачи освоения дисциплины Молодой специалист должен уметь проектировать основные типы деревянных и металлодеревянных конструкций, осознанно и технически обоснованно сочетая полезные свойства древесины, металла и пластмасс. Уметь оценивать величины основных нагрузок на конструкции зданий и особенности работы основных видов конструкций. Содержание курса предусматривает изучение: а) физико-механических особенностей древесины и пластмасс. Рациональные области их применения; б) номенклатуры выпускающихся изделий и конструкций ; в) требований предъявляемых к пластмассам и деревянным конструкциям г) основных конструктивных решений несущих конструкций и соединений; д) способы защиты деревянных конструкций от гниения и возгорания; е) особенности эксплуатации конструкций из древесины; ж) основные методы восстановления поврежденных элементов деревянных конструкций. В результате изучения дисциплины студенты приобретают навыки самостоятельного анализа эффективности применения древесины и пластмасс в конструкциях зданий и сооружений, умение рассчитывать и конструировать наиболее распространенные деревянные конструкции и грамотно их эксплуатировать. 2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП Дисциплина «Конструкции из дерева и пластмасс» относится к вариативной части профессионального цикла учебного плана. Требования к входным знаниям, умениям и компетенциям студента, необходимым для изучения данной дисциплины. Изучение дисциплины «Конструкции из дерева и пластмасс» требует основных знаний, умений и компетенций студента по курсам: -сопротивление материалов, 2 технической механики, -архитектуры, - металлических конструкций. После изучения предшествующих дисциплин студент должен: знать: - разделы сопротивления материалов – диаграммы растяжения сжатия материалов и их характерные точки, закон Гука, сложное напряженное состояние, сдвиг, напряжения при изгибе; - разделы технической механики-устойчивость элементов конструкций, статически неопределимые системы; - разделы архитектуры-части зданий; - металлических конструкций – расчет элементов, соединения, фермы. уметь: - применять основные закономерности сопротивления материалов, определять усилия в элементах стержневых систем; владеть: - терминологией изученных ранее технических дисциплин; - методом предельных состояний. Дисциплина «Конструкции из дерева и пластмасс» является завершающей для курса «Архитектура промышленных и гражданских зданий». 3. ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Процесс изучения дисциплины «Конструкции из дерева и пластмасс» направлен на формирование следующих компетенций: владение культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей еѐ достижения (ОК-1); умение использовать нормативные правовые документы в своей деятельности (ОК-5); использование основных законов естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применение методов математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ПК-1); способность выявить естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлечь их для решения соответствующий физико - математический аппарат (ПК-2); знание нормативной базы в области проектирования строительных конструкций, принципов проектирования зданий, сооружений, инженерных систем и оборудования, планировки и застройки населенных мест (ПК-9); владение методами принятия инженерных решений, технологией проектирования элементов и конструкций в соответствии с техническим заданием с использованием стандартных прикладных расчетных и графических программных пакетов (ПК-10); способность проводить предварительное технико-экономическое обоснование проектных расчетов, разрабатывать проектную и рабочую техническую документацию, оформлять законченные проектно-конструкторские работы, контролировать соответствие разрабатываемых проектов и технической докумен3 тации зданию, стандартам, техническим условиям и другим нормативным документам (ПК-11); знание научно-технической информации, отечественного и зарубежного опыта по профилю деятельности (ПК-17); владение математическим моделированием на базе стандартных пакетов автоматизации проектирования и исследований, методами постановки и проведения экспериментов по заданным методикам (ПК-18); способность составлять отчеты по выполненным работам, участвовать во внедрении результатов исследований и практических разработок (ПК-19). В результате изучения дисциплины студент должен: Знать: - основные свойства дерева и пластмасс, как конструкционных материалов; - рациональные области применения конструкций из дерева и пластмасс; - нормативную базу в области проектирования; - основные методы расчетов по первому и второму предельным состояниям; - особенности обеспечения долговечности и пожарной безопасности; - особенности эксплуатации. Уметь: - проектировать основные типы деревянных и металлодеревянных конструкций, - осознанно и технически обоснованно сочетая полезные свойства древесины, металла и пластмасс. - оценивать величины основных нагрузок на конструкции зданий и особенности работы основных видов конструкций. Владеть: - навыками получения экспериментальных характеристик материалов и элементов конструкций - методами автоматизированного проектирования конструкций 4. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ Общая трудоемкость дисциплины «Конструкции из дерева и пластмасс» составляет 4 зачетных единицы. Вид учебной работы Аудиторные занятия (всего) В том числе: Лекции Практические занятия (ПЗ) Лабораторные работы (ЛР) Самостоятельная работа (всего) В том числе: Курсовая работа Контрольная работа Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен) Общая трудоемкость час зач. ед. Всего часов 58/ А 58/ 34/ 34/ 40/ 34/ 34/ 40/ -/-/-/-/- А Экзамен (36) А Экзамен (36) -/- 4 -/__ 144 4 Семестры ___ -/- 4 __ Примечание: здесь и далее числитель – очная/знаменатель – заочная формы обучения. 5. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 5.1. Содержание разделов дисциплины № п/п 1 2 3 Наименование раздела дисциплины Содержание раздела Древесина и пластмассы Области применения конструкций из дерева и пласткак конструкционные мате- масс. Сырьевая база для получения конструкционной риалы древесины и пластмасс. Древесные породы. Анатомическое строение хвойных пород. Химический состав древесины. Пороки древесины. Синтетические смолы. Основные компоненты и виды пластмасс и древесных пластиков применяемых для строительных несущих и ограждающих конструкций. Физические, механические и технологические свойства древесины и пластмасс. Сопротивление разрушению и деформирование древесины и пластмасс при длительном действии нагрузок. Влияние основных внешних и внутренних факторов на прочностные и деформативные характеристики древесины и конструкционных пластмасс. Влажность древесины и меры борьбы с ее вредным влиянием. Конструктивные и химические меры защиты древесины от биологического, энтомологического поражения и пожарной опасности. Основные положения рас- Принципы расчета деревянных и пластмассовых констчета деревянных элементов рукций по предельным состояниям. Нормирование расцельного поперечного се- четных сопротивлений. Расчет элементов цельного сечечения ния на центральное растяжение, сжатие и продольный изгиб. Учет ослаблений сечения. Поперечный изгиб элементов, расчет изгибаемых элементов на прочность и жесткость. Скалывание при изгибе. Косой изгиб. Расчет сжато - изгибаемых и растянуто - изгибаемых элементов. Расчет на устойчивость плоской формы деформирования Соеинения элементов дере- Классификация и области применения различных видов вянных конструкций и их соединений элементов деревянных и пластмассовых конрасчет струкций. Предъявляемые к ним требования, принципы расчета. Податливость соединений. Контактные соединения. Лобовая врубка, методы конструирования и расчета. Соединения на механических связях, особенности работы. Нагельные соединения, характеристика работы, методы конструирования и расчета. Особенности соединений на гвоздях. Соединения на зубчатых пластинах. Соединения на растянутых связях. Соединения на клею. Требования предъявляемые к клеевым соединениям. Основные принципы конструирования и расчета клеевых соединений. Вклеенные стержни и их расчет. 5 4 Сплошные конструкции 5 Сквозные конструкции 6 7 8 плоскостные Основные формы плоскостных сплошных конструкций. Конструкции из цельной древесины: настилы и обрешетка, прогоны и балки. Элементы деревянных конструкций составного сечения на податливых связях и их расчет. Дощатоклееные балки. Армированные балки. Распорные конструкции. Дощатоклееные арки, системы треугольного очертания. Конструирование и расчет узлов. Рамы. Особенности конструирования и расчета. Принципы расчета конструкций, выполняемых из различных материалов. Понятие о клеефанерных балках. Клеефанерные плиты покрытия. Трехслойные панели и плиты с применением пластмасс и асбестоцемента. Конструирование и расчет. плоскостные Основные формы плоскостных сквозных конструкций. Балочные и распорные сквозные конструкции. Фермы из цельной древесины построечного изготовления. Фермы индустриального изготовления, их конструирование и расчет. Конструирование узлов ферм. Шпренгельные системы. Сквозные арки. Обеспечение пространст- Обеспечение поперечной и продольной неизменяемости и венной неизменяемости устойчивости зданий и сооружений из КДиП. Основные зданий и сооружений схемы связей и их расчет. Использование жесткости косых настилов и панелей покрытий. Пространственные конст- Основные формы и конструктивные особенности прорукции в покрытиях странственных конструкций из дерева и пластмасс. Распорные своды. Купола. Основы эксплуатации кон- Инженерное наблюдение за эксплуатацией несущих и огструкций из древесины раждающих конструкций, их периодическое обследование и ремонт. Основные принципы и способы усиления деревянных несущих элементов. 5.2. Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами № Наименование № № разделов данной дисциплины, необходимых для п/п обеспечиваемых изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин (последующих) дисциплин 1. нет - 5.3. Разделы дисциплин и виды занятий № п/п Наименование раздела дисциплины Лекц. 6 Практ. зан. Лаб. зан. СРС Всего час. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Древесина и пластмассы как конструкционные материалы Основные положения расчета деревянных элементов цельного поперечного сечения Соединения элементов деревянных конструкций и их расчет Сплошные плоскостные конструкции Сквозные плоскостные конструкции Обеспечение пространственной неизменяемости зданий и сооружений Пространственные конструкции в покрытиях Основы эксплуатации конструкций из древесины 6 4 - 2 4 4 - 4 4 4 - 6 6 6 2 6 6 2 - 6 6 6 4 6 - 6 2 2 - 4 6. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ № п/п № раздела дисциплины Наименование лабораторных работ Трудоемкость (час) Учебным планом не предусмотрены 7. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ № п/п 1 № раздела дисциплины 1. 2. 3 4. 5 6. 7. 8 9 10 11 12 13 14 Тематика практических занятий Трудоемкость (час) Знакомство с полимерными материалами применяемыми в строительстве Сбор нагрузок на конструкции здания Определение расчетных характеристик древесины и пластмасс. Коэфф. условий работы. Расчет изгибаемого, сжатого, растянутого и сминаемого и скалываемого элементов Конструирование и расчет неразрезного спаренного прогона Конструирование и расчет дощатогвоздевого щита покрытия Расчет сжато-изгибаемой стойки промздания Конструирование и расчет клееной двухскатной балки покрытия Конструирование и расчет нагельного соединения Конструирование и расчет клеефанерной панели покрытия Конструирование и расчет стеновой панели типа «СЭНДВИЧ» Конструирование и расчет большепролетной стрельчатой арки Конструирование и расчет гнутоклееной рамы Проектирование ребристого купола 8. ПРИМЕРНАЯ ТЕМАТИКА КУРСОВЫХ ПРОЕКТОВ И КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ 7 4 4 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 4 Предусмотрено выполнение курсовой работы, включающей компоновку универсального здания промышленного назначения в конструкциях из дерева и пластмасс. Разрабатываются схемы расположения конструкций, монтажные узлы, осуществляется конструирование основных несущих и ограждающих элементов. Определяются механические характеристики применяемых материалов, а так же производится сбор нагрузок на здание. Расчет основных несущих конструкций производится на ЭВМ. Разрабатываются мероприятия по обеспечению долговечности и пожарной безопасности конструкций здания. 9. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ 9.1. Вопросы для подготовки к зачету зачет не предусмотрен учебным планом 9.2. Вопросы для подготовки к экзамену 1 Основные свойства древесины как конструкционного материала. Достоинства и недостатки. 2 Виды конструкционных пластмасс Их физико-механические характеристики. Достоинства и недостатки. Область применения. 3 Рациональные области применения деревянных и пластмассовых конструкций. Методы определения эффективности применения. 4 Полимербетоны. Их физико-механические характеристики. Достоинства и недостатки. Область применения. 5 Зависимость прочности и деформативности древесины и конструкционных пластмасс от влажности, температуры, направления волокон. 6 Неконструкционные пластмассы. Их физико-механические характеристики. Достоинства и недостатки. Область применения. 7 Нормативные и расчетные сопротивления древесины. Коэффициенты условий работы. 8 Физико-механические характеристики основных пород древесины. Породы древесины. 9 Виды соединений в конструкциях из дерева и пластмасс. Сварка пластмасс. 10 Гнутоклееные рамы. Основы расчета и конструирования. 11 Влажность древесины. Значение усушки и разбухания. 12 Прогоны. Спаренные неразрезные прогоны. Расчет прогона на косой изгиб. 13 Биологические поражения древесины. Конструктивные и химические меры борьбы с гниением. 14 Классификация деревянных балок. Балки на нагельных пластинах, на зубчатых пластинах, дощатогвоздевые. Конструирование и расчет. 15 Огнестойкость и возгораемость деревянных конструкций. Конструктивные и химические средства защиты от возгорания. 16 Клееные дощатые балки, их достоинства. Конструирование и расчет. 8 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 Клеефанерные балки. Особенности расчета и конструирования. Клеефанерные ребристые панели покрытия. Расчет и конструирование. Синтетические смолы. Их виды и применение. Виды деревянных ферм. Область применения Основы расчета. Обеспечение пространственной неизменяемости (связи). Клееные сегментные фермы с разрезным верхним поясом. Расчет и конструирование. Клееные сегментные фермы с неразрезным верхним поясом. Расчет и конструирование. Треугольные металлодеревянные фермы с клееным верхним поясом. Расчет и конструирование. Длительное сопротивление древесины и пластмасс. Затухающая и незатухающая ползучесть. Вариантное проектирование конструкций из дерева и пластмасс. Система технико-экономических показателей. Деревянные арки. Виды арок и области применения. Способы восприятия распора. Устройство опорных узлов. Расчет арок. Усиление деревянных и пластмассовых конструкций. Расчет центрально-сжатых и центрально-растянутых элементов из древесины. Пологие арки. Расчет и конструирование. Узлы. Расчет изгибаемых элементов из древесины. Устойчивость плоской формы изгиба. Стрельчатые арки. Расчет и конструирование. Узлы. Расчет сжато-изогнутых стержней. Понятие о расчете по деформированной схеме. Техническое обслуживание конструкций из дерева и пластмасс. Обрешетка и щитовой настил. Расчет и конструирование. Пространственные связи. Принципы проектирования конструктивного остова здания с конструкциями из дерева и пластмасс. Соединения на цилиндрических нагелях. Характеристика работы. Расчет и конструирование. Пневматические конструкции. Основы расчета и конструирования. Купола. Основы расчета и конструирования. Соединения на клею. Виды и свойства клеев. Область применения. Распорные своды, складки и структуры. Основы расчета и конструирования. 9.3. Тесты контроля качества усвоения дисциплины См. Приложение 10. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 9 10.1. Основная литература: 1. Слицкоухов Ю.В. и др. Конструкции из дерева и пластмасс /Под ред. Г.Г. Карлсена и Ю.В. Слицкоухова. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 2008. 543 с. 2. Зубарев Г.Н. Конструкции из дерева и пластмасс: Учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по спец. "Промышленное и гражданское строительство".- М.: Высш. школа, 2005.-287 с. 10.2. Дополнительная литература: 1. Иванов.А.М., К.Я. Алгазинов., Д.В.Мартинец. Строительные конструкции из полимерных материалов: Учеб.пособие для вузов.-М.: Высш. Школа, 1987 г 239с., ил. 10.3. Учебно-методическая литература: 1.Пособие по проектированию деревянных конструкций (к СНиП П-25-80) ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко. М.: Стройиздат, 1986. 215 с. 2. Индустриальные деревянные конструкции. Примеры проектирования: Учеб. пособие для вузов/Ю.В. Слицкоухов и др. - М.: Стройиздат, 2005. - 256 с. 3. Бойтемиров Ф.А. Расчет конструкций из дерева и пластмасс: учеб. пособие для студ. вузов./ Ф.А. Бойтемиров, В.М. Головина, Э.М. Улицкая; под ред. Ф.А. Бойтемирова.- -2-е изд, перераб. И доп. – М.: Издательский центр «Академия», 2006.-160с. 3. Гетц К.С. Атлас деревянных конструкций. Под ред В.В. Ермолова.-М.: Стройиздат, 1985.-272с 10.4 Справочно-нормативная литература : 1. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия/Минстрой России.-М.:ГП ЦПП, 2003. – 44 с. 2. СНиП П-25-80. Деревянные конструкции: Нормы проектирования/Госстрой СССР. - М.: Стройиздат, 1983. - 31 с. 3. Проектирование и расчет деревянных конструкций: Справочник/И.М.Гринь. и др. : Под ред. И.М.Гриня.-Киев.; Будивельник, 2006.-240 с. 10.5 Программное обеспечение и Интернет-ресурсы 1. Программа по статическому расчету строительных конструкций (ПК «ЛИРА»); 2. Учебный комплекс программ (кафедральный) по расчету конструкций из дерева и пластмасс (клеефанерные плиты, дощатоклееные балки, рамы, арки (кругового очертания и стрельчатая), фермы – треугольная, пятиугольная, сегментная). 10 11. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Учебная лаборатория строительных конструкций, ауд. 1023. Лабораторное оборудование по тематике лабораторных работ: гидравлические прессы 50т и 5т. Разрывная машина. Индикаторы часового типа МИГ. Прогибомеры Максимова. Установка для длительных испытаний. Стенды с образцами древесины и полимерных материалов. Макеты конструкций. 12. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ (образовательные технологии) Занятия проводятся в виде лекций в поточной аудитории. По желанию лектора занятия могут сопровождаться демонстрационно-визуальными материалами. Посредством разборов примеров решения задач следует добиваться понимания обучающимися сути и прикладной значимости решаемых задач. Лабораторные работы проводятся в виде экспериментов, результаты которых оформляются в соответствие с имеющимися методическими указаниями. Рекомендуется непосредственно после 1-й лекции проводить лабораторную работу №1, затем остальные лабораторные работы, в соответствии с расписанием. В случае успешного выполнения лабораторной работы, правильного выполнения ручного счета и построения графиков, студент допускается к защите. Знания студента по итогам защиты лабораторной работы оцениваются «зачтено» или «не зачтено». При условии выполнения и успешной защиты всех лабораторных работ с оценкой «зачтено» и успешной защитой курсовой работы студент допускается к экзамену. Экзамен проводится по билетам. Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению подготовки 271101.65 «Строительство уникальных зданий и сооружений » (Утвержден приказом Мин. Образования и науки РФ от 24.12.2010 г. № 2055) Руководитель ООП ВПО: д.т.н., проф. ___________Борисов Ю.М.. ученая степень и звание, подпись, инициалы, фамилия Рабочая программа одобрена методической комиссией " 13 " 05 2011 г., протокол № 9 . Председатель: к.т.н., доцент Казаков Д.А. подпись Эксперт ООО «ВПК» (место работы) ген. директор (занимаемая должность) _________ Чмыхов В.А. (подпись) (инициалы, фамилия) МП организации 11