Министерство образования Российской Федерации

Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Владимирский государственный университет
имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых
УТВЕРЖДАЮ
Первый проректор
____________ В. Г. Прокошев
«____» _____________2011 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
«Строительная механика»
Направление подготовки 270100 «Архитектура»
Профиль подготовки архитектурное проектирование, градостроительное
проектирование
Квалификация (степень) выпускника бакалавр
Форма обучения очная
семестр
2
итого
трудо- лекций, практ. лабор. СРС,
емкость,
час.
занятий, работ, час.
зач. ед./
час.
час.
час.
4/144
36
36
36
4/144
36
36
Владимир 2011 г.
36
форма
промежуточного
контроля
экзамен,
36 час.
36 час.
1. ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Целью дисциплины «Строительная механика» является изучение методов
расчета инженерных сооружений на прочность, жесткость, устойчивость.
Задачами дисциплины «Строительная механика» являются
- изучение основных видов конструктивных составляющих зданий и сооружений;
- формирование навыков создания расчетных схем объектов архитектурного
проектирования (инженерных сооружений);
- изучение методов расчетов внутренних усилий статически определимых и
статически неопределимых инженерных систем;
- изучение методов расчетов перемещений в системах.
2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО
Дисциплина «Строительная механика» относится к базовой части математического и естественнонаучного цикла.
«Строительная механика» является продолжением сопротивления материалов: сопротивление материалов рассматривает прочность, жесткость и
устойчивость отдельных элементов сооружений, а строительная механика
рассматривает уже, как правило, целое сооружение.
Для освоения дисциплины «Строительная механика» необходимы знания, полученные не только в курсе сопротивления материалов: необходимо
освоение
- математики (алгебраические уравнения, системы уравнений, геометрия
плоских фигур и объемов, тригонометрия на плоскости, системы координат,
исследование функций, дифференциальное и интегральное исчисление, основы векторного анализа, основы матричного исчисления),
- черчения (правила инженерной графики, простановка размеров),
- начертательной геометрии (проекции на плоскость),
- иностранных языков (перевод технических текстов).
Дисциплина «Строительная механика» является базой для архитектурного проектирования, компьютерного проектирования, архитектуры высотных зданий и сооружений, архитектурных конструкций и теории конструирования, архитектурно-строительных технологий.
3. КОМПЕТЕНЦИИ ОБУЧАЮЩЕГОСЯ, ФОРМИРУЕМЫЕ В
РЕЗУЛЬТАТЕ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В результате освоения дисциплины «Строительная механика» обучающийся должен
знать
- принципы, лежащие в основе формирования расчетной схемы инженерного сооружения (ОК-1, ОК-2, ОК-11, ОК-16, ПК-1, ПК-14);
- классификации стержневых систем (ОК-1, ОК-2, ПК-1, ПК-14);
- правила кинематического анализа (ОК-1, ОК-2, ОК-11, ОК-16, ПК-1,
ПК-14);
- признаки статически определимых и статически неопределимых систем
(ОК-1, ОК-2, ОК-11, ОК-16, ПК-1, ПК-14);
- методы определения внутренних усилий в элементах стержневых систем (балок, арок, ферм, рам) (ОК-1, ОК-2, ОК-11, ОК-16, ПК-1, ПК-14);
- методы расчета на подвижные нагрузки (ОК-1, ОК-2, ОК-11, ОК-16,
ПК-1, ПК-14);
- приемы определения перемещений в системах (ОК-1, ОК-2, ОК-11,
ОК-16, ПК-1, ПК-14);
уметь
- составлять расчетные схемы инженерных сооружений (ОК-1, ОК-2,
ОК-11, ОК-16, ПК-1, ПК-14);
- исследовать геометрическую неизменяемость стержневых систем (ОК1, ОК-2, ОК-11, ОК-16, ПК-1, ПК-14);
- определять степень статической неопределимости стержневых систем
(ОК-1, ОК-2, ОК-11, ОК-16, ПК-1, ПК-14);
- строить эпюры и линии влияния усилий (ОК-1, ОК-2, ОК-11, ОК-16,
ПК-1, ПК-14);
- определять невыгоднейшее положение нагрузки на сооружении (ОК-1,
ОК-2, ОК-11, ОК-16, ПК-1, ПК-14);
- использовать симметрию при расчете систем (ОК-1, ОК-2, ОК-5, ОК-11,
ПК-1, ПК-14);
владеть
- основами компьютерных технологий расчета стержневых систем (ОК1, ОК-2, ОК-11, ОК-12, ОК-13, ОК-16, ПК-1, ПК-3, ПК-5, ПК-14).
4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы, 144 часа
№
п/п
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
наименование
раздела
дисциплины
сем.
2
Введение
(предмет строительной механики, классификация систем, ...)
Расчетная схема сооружения
Кинематический анализ
сооружений
Основы расчета сооружений
при подвижной
нагрузке
Расчет многопролетных
шарнирных балок
Расчет трехшарнирных
арок
Расчет ферм
3
4
5
2
1
2
Определение
перемещений в
стержневых
системах
Статически
неопределимые
системы. Метод сил
Расчет неразрезных балок
Метод перемещений
Метод конечных элементов
и компьютерные технологии
расчета сооружений
нед.
семест
ра
лек
ции
виды учебной работы,
трудоемкость (час.)
конс. практ. РПР СРС
зан.
6
7
8
ин
тер
акт.
мет.,
час/%
9
10
1
2
1/100%
1
1
2
1/100%
2
1,2
2
1
1/25%
2
3
2
4
1/50%
2
контроль
11
выд.
2
2-4
2
4
2
2
4,5
5-7
2
2
2
6
2
7-9
6
4
РПР1
1/17%
3
4
1/25%
1/12%
2
3/30%
выд.
РПР2
сдача
РПР1
рейтингконтр. 2,
выд.
РПР3
рейтингконтр. 1
2
10-12
4
6
2
12-14
2
4
2
13-17
6
6
4
3/25%
2
16,17
2
2
4
3/75%
3
2/20%
сдача
РПР2
1/17%
рейтингконтр. 3
1
13
14
2
Основы расчета сооружений
на динамические нагрузки
Основы расчета сооружений
на устойчивость
Промежуточная аттестация
Всего
3
4
5
2
17
2
17
6
7
8
9
10
11
2
4
1/50%
сдача
РПР3
2
3
1/50%
36
экзамен
21/29,2
36
2
36
36
Раздел 1. Введение. Предмет строительной механики. История строительной
механики. Классификации систем.
Раздел 2. Расчетная схема сооружения. Схематизация материалов, нагрузок,
опор, форм сечений. Схематизация связей между элементами. Расчетные
схемы пространственных сооружений.
Раздел 3. Кинематический анализ сооружений. Основные понятия. Необходимое и достаточное условия геометрической неизменяемости. Порядок
выполнения кинематического анализа.
Раздел 4. Основы расчета сооружений при подвижной нагрузке. Опасные
положения нагрузки. Методы расчета на подвижные нагрузки. Линии влияния опорных реакций и внутренних усилий для простых балок. Загружение
линий влияния.
Раздел 5. Расчет многопролетных шарнирных балок. Построение эпюр
внутренних усилий в многопролетных шарнирных балках. Расчет внутренних усилий в многопролетных шарнирных балках при помощи линий влияния.
Раздел 6. Расчет трехшарнирных арок. Виды трехшарнирных арок. Определение реакций опор трехшарнирных арок. Определение внутренних усилий
в трехшарнирных арках. Расчет трехшарнирных арок при помощи линий
влияния. Рациональная кривая трехшарнирной арки.
Раздел 7. Расчет ферм. Классификации ферм. Аналитический расчет внутренних усилий в простых фермах. Анализ распределения внутренних усилий
в простых фермах при вертикальной нагрузке. Расчет простых ферм при помощи линий влияния. Расчет внутренних усилий в сложных фермах, в частности, в шпренгельных фермах.
Раздел 8. Определение перемещений в стержневых системах. Работа статической нагрузки. Теоремы о взаимности работ и о взаимности перемещений. Формула Максвелла-Мора. Особенности определения перемещений от
действия температуры и от осадки опор. Техника определения перемещений
по формуле Максвелла-Мора.
Раздел 9. Статически неопределимые системы. Метод сил. Особенности
статически неопределимых систем. Расчет степени статической неопределимости. Идея метода сил. Канонические уравнения метода сил. Определение
внутренних усилий в статически неопределимых системах. Проверки расчета
методом сил. Особенности расчета статически неопределимых систем на
действие температуры и на осадку опор. Особенности определения перемещений в статически неопределимых системах. Упрощения при расчете симметричных статически неопределимых систем.
Раздел 10. Расчет неразрезных балок. Особенности выбора основной системы метода сил. Уравнения трех моментов. Построение эпюр внутренних
усилий в неразрезных балках. Объемлющие эпюры изгибающих моментов.
Раздел 11. Метод перемещений. Идея метода перемещений. Система канонических уравнений метода перемещений. Проверки расчета методом перемещений. Упрощения при расчете симметричных систем методом перемещений. Особенности расчета методом перемещений на температурное воздействие и на осадку опор.
Раздел 12. Метод конечных элементов и компьютерные технологии расчета сооружений. Основная идея метода конечных элементов. Дискретизация области. Матрицы жесткости одномерных конечных элементов. Разрешающие уравнения метода конечных элементов.
Раздел 13. Основы расчета сооружений на динамические нагрузки. Виды
динамических нагрузок. Свободные колебания. Вынужденные колебания, в
частности, при действии вибрационной нагрузки. Удар. Расчет на вибрационную нагрузку методом сил. Меры борьбы с вибрационными воздействиями.
Раздел 14. Основы расчета сооружений на устойчивость. Методы расчета
на устойчивость. Устойчивость систем с конечным числом степеней свободы. Устойчивость центрально сжатого стержня. Устойчивость плоских рам, в
частности, расчет методом перемещений. Устойчивость арок. Устойчивость
тонкостенных стержней. Потеря устойчивости плоской формы изгиба.
Практическое занятие 1. Кинематический анализ плоских систем
Практическое занятие 2. Построение эпюр внутренних усилий в многопролетной шарнирной балке
Практическое занятие 3. Расчет многопролетной шарнирной балки при помощи линий влияния
Практическое занятие 4. Аналитический расчет трехшарнирной арки
Практическое занятие 5. Аналитический расчет внутренних усилий в простой шарнирной ферме.
Практическое занятие 6. Расчет простой шарнирной фермы при помощи линий влияния
Практическое занятие 7. Расчет внутренних усилий в шпренгельной ферме
Практические занятия 8, 9. Определение перемещений в плоской раме
Практические занятия 10, 11. Расчет статически неопределимой рамы методом сил на силовое воздействие
Практическое занятие 12. Расчет статически неопределимой рамы методом
сил на температурное воздействие
Практические занятия 13, 14. Расчет неразрезной балки
Практические занятия 15, 16. Расчет рамы методом перемещений
Практическое занятие 17. Расчет симметричной рамы методом перемещений
Практическое занятие 18. Расчет системы при помощи программного комплекса Лира
5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
При проведении лекционных занятий предусматривается использование
мультимедиа технологий (50% занятий).
При проведении практических занятий по разделу 3 предусматривается
обсуждение вариантов кинематического анализа, по разделу 9 – обсуждение
и выбор лучшего варианта основной системы метода сил.
По разделу 13 предусматривается мастер-класс специалиста проектной
организации.
В течение всего семестра используется рейтинговая система аттестации
обучающихся.
6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ
УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО
ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Темы расчетно-проектировочных работ
РПР 1. Расчет статически определимых стержневых систем (расчет многопролетной шарнирной балки, расчет простой фермы, расчет усилий в трехшарнирной арке)
РПР 2. Определение перемещений в статически определимой раме по методу
Максвелла-Мора
РПР 3. Расчет статически неопределимых стержневых систем (расчет рамы
методом сил, расчет неразрезной балки, расчет рамы методом перемещений)
Для текущего контроля знаний используются тесты (размещены в УМК
дисциплины на сайте).
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Экзаменационные вопросы
Предмет строительной механики. Классификация систем
Расчетная схема сооружения
Кинематический анализ плоских систем
Линии влияния опорных реакций для простых балок
Линии влияния внутренних усилий для простых балок
Правила загружения линий влияния
7. Особенности расчета многопролетных шарнирных балок
8. Определение внутренних усилий в трехшарнирных арках
9. Аналитический расчет внутренних усилий в простых фермах
10. Особенности построения линий влияния внутренних усилий в простых
фермах
11. Особенности расчета внутренних усилий в шпренгельных фермах
12. Работа статической нагрузки (выражение через нагрузки)
13. Работа статической нагрузки (выражение через внутренние усилия)
14. Формула Максвелла-Мора
15. Техника определения перемещений по формуле Максвелла-Мора
16. Статически определимые и статически неопределимые системы. Вычисление степени статической неопределимости
17. Идея метода сил
18. Система канонических уравнений метода сил
19. Проверки расчета методом сил
20. Особенности расчета методом сил на температурное воздействие
21. Расчет неразрезных балок
22. Идея метода перемещений
23. Система канонических уравнений метода перемещений
24. Проверки расчета методом перемещений
25. Особенности расчета симметричных систем методом перемещений
26. Основная идея метода конечных элементов
27. Компьютерные программы для расчетов на прочность, жесткость и
устойчивость
28. Виды динамических нагрузок. Основы расчета на вибрационную
нагрузку
29. Методы расчета систем на устойчивость
30. Основы расчета рам на устойчивость
Примеры экзаменационных задач приведены в методических указаниях к
практическим занятиям (размещены в УМК дисциплины на сайте).
7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
а) Основная литература
Дарков А.В., Шапошников Н.Н. Строительная механика. Учебник для вузов. Изд. 9-е, испр. М: изд-во «Лань», 2005. 655 с.
Александров А.В., Потапов В.Д., Землев В.Б. Строительная механика.
Учебник для вузов. Часть 1. М: «Высшая школа», 2007. 703 с.
Смирнов А.Р., Александров А.В., Лащенков Б.Я., Шапошников Н.Н.
Строительная механика. Динамика и устойчивость сооружений. М:
Стройиздат, 1984.
Руководство к практическим занятиям по курсу строительной механики
(статика стержневых систем). Учеб. пособие для студентов вузов.
Г.К.Клейн и др. М: «Высшая школа», 1980. 384 с.
Основы метода конечных элементов. Введение. Расчет стержневых систем. Конспект лекций. Сост. Л.Е.Кондратьева. Владимир: Изд-во Владим.
гос. ун-та, 2007. 36 с.
Расчет стержневых систем. Практикум. Часть 1. Сост.: В.М.Кислов,
Л.Е.Кондратьева, И.А.Черноусова. Владимир: Изд-во ВлГУ, 2009. 86 с.
Строительная механика. Методические указания к выполнению заданий
для студентов строительных специальностей заочной формы обучения.
Сост. Л.Е.Кондратьева, И.А.Черноусова. Владимир: РИК ВлГУ, 2004. 42 с.
Методические указания к курсовой работе № 1 по строительной механике.
Сост. М.Г.Танкеева, Л.Е.Кондратьева. Владимир: Владим. гос. ун-т, 1999.
24 с.
Методические указания к курсовой работе № 2 по строительной механике.
Сост. Л.Е.Кондратьева, М.Г.Танкеева, С.А.Маврина. Владимир: Владим.
гос. ун-т, 2000. 24 с.
б) Дополнительная литература
1. Киселев В.А. Строительная механика. Общий курс. М: Стройиздат, 1986. 520.
и другие учебники по строительной механике
в) Программное обеспечение и Интернет-ресурсы
Программный комплекс (ПК) Лира,
электронное руководство по ПК Лира
10.МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ДИСЦИПЛИНЫ
- Мультимедийные средства + наборы слайдов (лекционные занятия)
- Компьютерный класс (практические занятия по теме «Метод конечных элементов и компьютерные технологии расчета сооружений»)
- Комплекты тестов для текущего контроля знаний
- Плакаты и планшеты по отдельным темам
Программа составлена в соответствие с требованиями ФГОС ВПО по
направлению 270100 «Архитектура»
Рабочая программа составлена доцентом кафедры «Сопротивление материалов» к.т.н. Кондратьевой Л. Е.
Рецензент
Бирюкова Е.Е.
Программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры «Сопротивление материалов»
2011 г., протокол № .
Зав. кафедрой «Сопротивление материалов»
Валуйских В.П.
Рабочая программа рассмотрена и одобрена на заседании учебнометодической
комиссии
направления
270100
«Архитектура»
_________________ 2011г., протокол № ___.
Председатель комиссии
Бирюкова Е.Е.
Программа переутверждена:
на______________учебный год, протокол заседания кафедры №_______
от_________________ г.
Зав. кафедрой СМ____________________________
на______________учебный год, протокол заседания кафедры №_______
от_________________ г.
Зав. кафедрой СМ____________________________
на______________учебный год, протокол заседания кафедры №_______
от_________________ г.
Зав. кафедрой СМ____________________________
на______________учебный год, протокол заседания кафедры №_______
от_________________ г.
Зав. кафедрой СМ____________________________
на______________учебный год, протокол заседания кафедры №_______
от_________________ г.
Зав. кафедрой СМ____________________________