Рабочая программа (стр. 2 )

4.3. Темы занятий и краткое содержание.

Раздел 1. Основы металлических конструкций.

Тема 1. Введение

Лекция 1. Краткий обзор развития металлических конструкций (МК). Общая характеристика МК: области применения, достоинства и недостатки. Цель и методы изучения дисциплины. Организация проектирования.

Тема 2. Свойства и работа строительных сталей и алюминиевых сплавов

Лекция 1. Строительные стали и алюминиевые стали: химический состав, микроструктура, свойства. Влияние различных факторов на свойства и характер разрушения (времени, скорости нагружения, температуры и агрессивности среды). Виды разрушения

Практическое занятие 1.  Выбор марок сталей и алюминиевых сплавов для конструкций с учетом их назначения, условий возведения и эксплуатации.

Лекция 2 Работа металла под нагрузкой: однократное статическое растяжение и сжатие, сложное напряженное состояние (приведенные напряжения). Хрупкое разрушение; факторы, способствующие хрупкому разрушению. Многократное непрерывное нагружение, усталость металлов. Учет особенностей работы металла при проектировании.

Понятие о сортаменте первичных элементов из сталей и алюминиевых сплавов.

Тема 3. Работа элементов металлических конструкций и основы расчета их надежности.

Лекция 1. Основы метода расчета по предельным состояниям: цель расчета, группы и методы предельных состояний, предельные неравенства, система коэффициентов надежности: учет изменчивости нагрузок, сопротивления металла и размеров сечений, условий работы конструкций, последствий предельных состояний, ответственности зданий и сооружений.

Лекция 2. Напряженное и деформированное состояние центрально, внецентренно нагруженных, изгибаемых металлических стержней в упругой и упругопластической стадиях. Устойчивость центрально, внецентренно сжатых, сжатоизогнутых и изгибаемых элементов; критические напряжения, расчетная длина, гибкость. Устойчивость тонких пластин.

Тема 4. Соединения металлических конструкций

Лекция 1 Общая характеристика соединений. Сварные соединения, стыковые и с угловыми швами, Конструирование, работа под нагрузкой, расчеты стыковых и угловых швов. Болтовые соединения, болты повышенной, грубой и нормальной точности, высокопрочные болты. Конструирование, работа под нагрузкой, расчет болтовых соединений.

Практическое занятие 1.  Конструирование и расчет сварных соединений стыковыми и угловыми швами.

Практическое занятие 2.  Конструирование и расчет болтовых соединений различного типа.

Тема 5. Основы изготовления и монтажа металлических конструкций

Лекция 1. Краткая характеристика операций по изготовлению конструкций и технических возможностей заводов. Краткая характеристика методов монтажа и технических возможностей монтажных организаций.

Раздел 2.Сварка металлических конструкций.

Тема 1. Сварка строительных конструкций

Лекция 1. Основные сведения о сварке строительных конструкций. Определение сварки, классификация основных видов сварки, применяемых в строительстве. Сварные соединения и типы сварных швов. Технические требования к сварным соединениям.

Тема 2. Сварные соединения, выполненные дуговой сваркой

Лекция 1. Понятия об источниках нагрева и расплавления металла свариваемых изделий. Электрическая сварочная дуга, ее свойства и характеристики. Термический цикл сварки, его влияние на зональное строение и свойства сварного соединения. Возникновение сварочных напряжений и деформаций.

Лабораторная работа 1. Ручная дуговая сварка. Сущность процесса. Оборудование и технология сварки. Сварочные материалы.

Тема 3. Технология сварочных работ.

Лекция 1. Основные сведения о технологии сварочных работ. Контроль качества сварки и сварочных соединений. Основные дефекты сварных соединений, причины их образования. Методы контроля сварных соединений. Безопасность труда при проведении сварочных работ и термической резке.

Раздел 3.Элементы металлических конструкций.

Тема 1. Балки, балочные конструкции

Лекция 1. Области применения, классификация балок. Компоновка балочных перекрытий: Основные схемы, их достоинства и недостатки, оптимизация компоновки. Проектирование настилов и прокатных балок: расчетная схема, определение нагрузок и усилий, подбор сечения, проверка прочности и жесткости.

Практическое занятие 1.  Настилы балочных клеток.

Подбор и проверка сечений прокатных балок в упругой и упругопластической стадиях.

Лабораторная работа 1. Математическое моделирование и расчёт на ЭВМ элементов балочной клетки (прокатных балок и балок составного сечения)

Лекция 2. Проектирование составных балок: расчетная схема, определение нагрузок и усилий, назначение высоты балки и компоновка рационального сечения, проверка прочности сечений, обеспечение жесткости, общей и местной устойчивости. Конструирование и расчет деталей, стыков и сопряжений балок.

Практическое занятие 1.  Подбор сечения составных сварных балок в упругой и упругопластической стадиях.

Практическое занятие 2.  Проверка сечений сварных балок в упругой и упругопластической стадиях.

Практическое занятие 3.  Проверка местной устойчивости элементов сечения составных балок. Конструирование и расчет деталей, стыков и сопряжений балок

Лабораторная работа 1. Математическое моделирование и расчёт на ЭВМ элементов балочной клетки (прокатных балок и балок составного сечения)

Лекция 3. Особенности проектирования бистальных, тонкостенных, перфорированных балок, балок с гофрированной стенкой, предварительно напряженных балок.

Тема 2. Центрально сжатые колонны

Лекция 1. Области применения, классификация колонн. Особенности работы сквозных колонн, приведенная гибкость. Выбор типа сечения колонны. Проектирование сплошных колонн: расчетная схема, расчетная длина, определение нагрузок и усилий, компоновка рационального сечения, проверка прочности, общей и местной устойчивости.

Практическое занятие 1,2.  Конструирование, расчет оголовка и базы центрально-сжатой колонны. Подбор сечения, проверочные расчеты. Расчет узлов.

Лекция 2. Особенности проектирования сквозных колонн: определение сечения ветвей колонн и расстояния между ветвями из условия равноустойчивости. Проверка устойчивости ветвей колонны в целом, расчет решетки. Конструирование, особенности работы и расчета оголовка и базы колонн.

Лабораторная работа 1. Математическое моделирование и расчёт на ЭВМ элементов балочной клетки (центрально сжатых колонн, баз колонн)

Тема 3. Фермы

Лекция 1. Общие сведения о проектировании. Области применения, классификация ферм, определение генеральных размеров, унификация геометрических схем. Определение нагрузок и усилий в стержнях.

Лекция 2. Легкие фермы покрытий. Обеспечение общей устойчивости ферм в системе покрытия, расчетные длины стержней, выбор типа сечения, подбор и проверка сечений стержней, предельная гибкость стержней. Конструирование, работа и расчет узлов, заводских и монтажных стыков ферм. Особенности конструирования и расчета тяжелых ферм

Раздел 4 Металлические конструкции многоэтажных зданий

Тема 1.Основы проектирования каркасов многоэтажных зданий.

Лекция 1. Несущие систем многоэтажных зданий: область применения, классификация, особенности работы и компоновки. Объемно-планировочные и конструктивные решения многоэтажных зданий. Нагрузки и воздействия на каркасы многоэтажных зданий

Практическое занятие 1.  Компоновка поперечной рамы здания. Система связей.

Практическое занятие 2.  Определение нагрузок и воздействий.

Тема 2. Рамные, связевые, рамно-связевые несущие системы

Лекция 2. Рамные, связевые, рамно-связевые несущие системы. Особенности применения различных систем.

Практическое занятие 1.  Основы расчета каркаса.

Тема 3. Конструирование и расчёт элементов и узлов каркаса.

Лекция 3. Особенности расчета конструкций. Конструкции элементов каркаса. Конструирование и расчёт элементов и узлов каркаса.

Практическое занятие 1,2,3 Расчёт на ЭВМ каркаса здания.

Практическое занятие 4.  Конструирование и расчёт узлов каркаса.

Раздел 5.Металлические конструкции одноэтажных производственных зданий

Тема 1. Основы проектирования и расчета каркасов одноэтажных производственных зданий.

Лекция 1. Основы проектирования каркаса здания. Общая характеристика каркасов, конструктивные схемы.

Учет при проектировании требований эксплуатации, надежности и долговечности, изготовления и монтажа конструкций.

Состав каркаса, продольные и поперечные конструкции, функции и взаимодействие элементов. Оптимизация конструктивных решений. Выбор сетки колонн.

Компоновка поперечной рамы: Выбор конструктивной схемы, определение основных размеров. Компоновка покрытия. Состав и схемы покрытия. Схемы и функции связей по колоннам при монтаже и эксплуатации.

Практическое занятие 1.  Компоновка поперечной рамы производственного здания. Система связей

Лекция 2. Особенности работы и расчета каркаса. Действительная работа стального каркаса, обоснование расчетной схемы поперечных рам и каркаса в целом. Определение нагрузок, действующих на каркас.

Основы расчета каркаса. Особенности пространственной работы каркаса и ее учет. Определение расчетных усилий в основных сечениях.

Практическое занятие 1.  Определение нагрузок, действующих на поперечную раму каркаса. Способы расчета поперечной рамы каркаса

Лабораторная работа 1. Математическое моделирование и расчёт на ЭВМ элементов каркаса одноэтажного производственного здания

Тема 2. Элементы покрытия

Лекция 1. Особенности работы стропильной фермы как ригеля поперечной рамы, определение расчетных усилий в элементах фермы.

Конструирование, особенности работы и расчета шарнирного и жесткого сопряжения фермы с колонной. Особенности конструкции опирания стропильной фермы на подстропильную ферму, подстропильной - на колонну.

Особенности конструирования и расчета подстропильной фермы, каркаса фонаря. Конструкция, особенности работы и расчета сплошных и сквозных прогонов.

Практическое занятие 1, 2  Подбор и проверка сечений стержней стропильной фермы. Конструирование и основы расчета узлов и стыков стропильной фермы.

Лабораторная работа 1. Математическое моделирование и расчёт на ЭВМ элементов каркаса одноэтажного производственного здания

Тема 3. Колонны каркаса

Лекция 1. Конструктивные схемы колонн, типы сечений, возможные формы потери устойчивости и расчетные длины колонн. Проектирование сквозных колонн: выбор расчетных комбинаций усилий, определение расчетных усилий в ветвях и решетке, подбор сечений, проверка устойчивости ветвей, решетки и всей колонны в плоскости действия момента как единого стержня. Конструирование, особенности работы и расчета сопряжения надкрановой и подкрановой частей колонны, базы сплошной и сквозной колонн. Проектирование сплошных колонн: выбор расчетных комбинаций усилий, подбор сечения, проверка прочности, общей и местной устойчивости.

Практическое занятие 1.  Подбор и проверка сечения внецентренно-сжатой сплошной колонны

Практическое занятие 2.  Подбор и проверка сечения внецентренно-сжатой сквозной колонны

Лабораторная работа 1. Математическое моделирование и расчёт на ЭВМ элементов каркаса одноэтажного производственного здания

Тема 4. Подкрановые конструкции

Лекция 1. Состав подкрановых конструкций, типы подкрановых балок и тормозных конструкций, нагрузки. Особенности работы и расчета разрезных и неразрезных подкрановых балок сплошного и сквозного сечений. Проектирование подкрановых балок: компоновка сечения, определение расчетных усилий, проверка прочности и выносливости. Конструирование, особенности работы и расчета опорных узлов подкрановых балок и тормозных конструкций. Упоры, крановые рельсы и их крепление

Практическое занятие 1.  Конструирование и расчет сопряжения элементов внецентренно-сжатой ступенчатой колонны. Подбор и проверка сечения подкрановой балки.

Лабораторная работа 1. Математическое моделирование и расчёт на ЭВМ элементов каркаса одноэтажного производственного здания

Тема 5. Производственные здания комплектной поставки из легких металлических конструкций

Лекция 1. Область применения, общая характеристика, особенности конструктивных решений каркасов (типов "Орск", "Канск", "Молодечно" и др.).

Тема 6. Реконструкция производственных зданий

Лекция 1. Понятие о реконструкции предприятий, зданий. Состав работ. Обследование конструкций, дефекты и повреждения МК, выявление резервов несущей способности МК, проверочные расчеты. Оценка технического состояния МК эксплуатируемых зданий.

Методы и способы усиления МК. Особенности конструирования, работы и расчета элементов и соединений при усилении под нагрузкой.

Раздел 6.Металлические конструкции зданий и сооружений различного назначения.

Тема 1. Листовые металлические конструкции

Лекция 1. Области применения, классификация. Общая характеристика листовых МК. Нагрузки и воздействия, особенности напряженного состояния и основы расчета тонких металлических оболочек и пластинок на прочность и устойчивость.

Лекция 2. Резервуары: классификация, основы компоновки, оптимизация. Конструирование и расчет вертикальных цилиндрических, горизонтальных цилиндрических и шаровых резервуаров. Особенности конструирования и расчета газгольдеров, бункеров и силосов

Тема 2. Металлические конструкции большепролетных покрытий

Лекция 1. Области применения, особенности, классификация большепролетных покрытий.

Общая характеристика плоскостных систем покрытий, основы компоновки, особенности работы, конструирования и расчета стержневых плит (перекрестных ферм, структур), оболочек и куполов (ребристых, ребристо-кольцевых и сетчатых).

Лекция 2.

Висячие системы покрытий: классификация, особенности работы и расчета. Особенности компоновки и расчета однопоясных, двухпоясных и седловидных систем покрытий, схемы опорных конструкций.

Тема 3. Металлические конструкции высотных сооружений

Лекция 1.

Область применения, классификация, особенности работы высотных сооружений. Основы компоновки и расчета башен и мачт.

Раздел 7. Основы экономики металлических конструкций.

Тема 1. Основы экономики металлических конструкций

Лекция 1.

Определение технико-экономических показателей МК: расхода и стоимости материалов, трудоемкости и стоимости изготовления и монтажа, стоимости перевозки и эксплуатационных затрат; стоимости конструкций в деле.

5. Образовательные технологии.

Используются следующие образовательные технологии:

- чтение лекций с использованием компьютерных презентаций, демонстрируемых на современном мультимедийном оборудовании,

- самостоятельное чтение студентами учебной, учебно-методической и справочной литературы,

- практические занятия для закрепления полученных знаний, для углубления понимания студентом сути и назначения осваиваемых алгоритмов решения практических задач, для успешного выполнения курсовых проектов,

- лабораторные работы,

- устные опросы или тесты в интерактивном режиме,

- выполнение и защита студентом курсовых проектов,

- промежуточная аттестация.

Удельный вес занятий, проводимых в интерактивных формах в соответствии с требованиями ФГОС должен составлять не менее 30 процентов аудиторных занятий. По дисциплине предусмотрены следующие интерактивные технологии:

№ темы	Вид занятия (лекция, практическое занятие, лабораторное занятие)	Используемые интерактивные технологии	Всего часов
все	лекции	чтение лекций с использованием компьютерных презентаций, демонстрируемых на современном мультимедийном оборудовании	64
Раздел 2,3,5	лабораторное занятие	творческие задания, работа в малой группе	8
Раздел 3 тема 1,2	практическое занятие	анализ конкретной ситуации (кейс-метод)	4
Раздел 4 тема 1, Раздел 5 тема 1, Раздел 6 тема 2	лекция	мастер-классы экспертов и специалистов в области строительства уникальных зданий и сооружений	3
Раздел 4, 5	курсовое проектирование, практические занятия	разработка проекта и защита	16

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.

6.1. Примерный перечень вопросов к зачету.

1.Основные особенности металлических конструкций, достоинства и недостатки.
2.Сочетания нагрузок, возможные комбинации.
3.Местная устойчивость стенки балки, расстановка ребер жесткости. 4. 4.Проверка местной устойчивости при совместном действии нормальных и касательных напряжений.
5.Расчет плиты базы колонны.
6.Основные свойства строительных сталей.
7.Подбор сечения сквозной центрально-сжатой колонны.
8.Марки строительных сталей и области их применения.
9.Нормативные и расчетные нагрузки, воздействия и усилия.
10.Порядок подбора сечения составной балки.
11.Подбор сечения сплошностенчатой колонны.
12.Предельные состояния первой группы.
13.Расчет опорных узлов балки.
14.Предельные состояния второй группы.
15.Соединения в металлических конструкциях, типы и способы соединений.
16.Назначение размеров пояса балки.
17.Расчет поясных швов сварной двутавровой балки.
18Нормативные и расчетные сопротивления стали, несущая способность.
19.Местная устойчивость сжатого пояса балки.
20.Расчет конструкций по предельным состояниям.
21.Назначение размеров: высоты балки, толщины стенки балки.
22.Виды сварки, применяемые в металлических конструкциях.
23.Растянутые элементы, основы расчета.
24.Болтовые соединения. Работа болтовых соединений под действием сдвигающих сил.
25.Расчет траверсы базы колонны.
26.Расчет болтовых и заклепочных соединений на срез и смятие.
27.Подбор сечения сжатого элемента в соответствии с требованиями второй группы предельных состояний.
28.Сварные соединения и типы сварки швов.
29.Подбор сечения прокатных балок.
30.Работа и расчет стыковых швов.
31.Проверка общей устойчивости изгибаемых элементов
32.Работа и расчет угловых швов.
33.Работа и расчет балок с учетом пластических деформаци
34.Работа и расчет соединений на высокопрочных болтах.
35.Расчет решетки из одиночных уголков в сквозной колонне.
36.Расчет болтовых и заклепочных соединений на растяжение.
37.Расчетные длины колонн, подбор сечений центрально-сжатой сплошной колонны.
38.Конструирование соединений на болтах.
39.Размещение и расчет планок сквозной центрально-сжатой колонны
40.Сквозные центрально-сжатые колонны, типы сечений и решеток сквозной колонны.
41.Проверка местной устойчивости стенки балки с учетом действия сосредоточения сил.
42.Базы колонн. Работа и конструирование.
43.Расчет опорного ребра балки.
44.Оголовки центрально-сжатых колонн.
45.Подбор сечения стержня из парных уголков при центральном сжатии стержня.
46.Схемы балочных клеток, сечения прокатных и составных балок.
47.Расчет соединения на высокопрочных болтах.
48.Изменения сечения по длине балки,

49. Сопряжения и примыкания балок в балочной клетке.
50.Расчет настила балочной клетки.
51.Центрально-сжатые колонны. Типы сечений.
52.Подбор сечения прокатной балки.

6.2.Примерный перечень вопросов к экзамену.

1. Краткий исторический обзор развития металлических конструкций.

2. Классификация и область применения металлических конструкций; основные требования, предъявляемые при их проектировании.

3. Достоинства и недостатки стальных и алюминиевых конструкций.

4. Коррозия металла. Основные методы борьбы с коррозией металла в различных видах конструкций.

5. Классификация сталей по прочности. Механические характеристики сталей. Марки сталей для металлических конструкций.

6. Классификация и основные характеристики алюминиевых сплавов для металлических конструкций.

7. Сортамент. Общая характеристика профилей сортамента и целесообразные области их применения.

8. Работа стали на растяжение; диаграмма растяжения стали, характерные точки диаграммы.

9. Организация проектирования металлических конструкций.

10. Основные задачи вариантного проектирования.

11. Основные положения метода расчета металлических конструкций по предельным состояниям.

12. Нагрузки и воздействия; нормативные и расчетные нагрузки, сочетания нагрузок. Нормативные и расчетные сопротивления стали.

13. Характеристики предельных состояний центрально-сжатых и растянутых элементов.

14. Характеристики предельных состояний внецентренно-сжатых и растянутых элементов.

15. Характеристики предельных состояний изгибаемых элементов.

16. Работа стали при концентрации напряжений. Старение металла.

17. Работа металлических конструкций при повторных и переменных нагрузках. Сопротивляемость усталостному разрушению.

18. Характеристика соединений металлических конструкций.

19. Виды сварки, типы сварных швов и соединений, их расчет.