Программа дисциплины (syllabus) (стр. 1 )

Титульный лист программы дисциплины (SYLLABUS)

Форма Ф СО ПГУ 7.18.4/19

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова

Кафедра Промышленное, гражданское и транспортное строительство

Программа дисциплины (Syllabus)

PPRSK 3302 «Прикладные программы расчета строительных конструкций»

Павлодар, 2013г.

Лист утверждения программа дисциплины (Syllabus)

Форма Ф СО ПГУ 7.18.4/19

УТВЕРЖДАЮ

Декан архитектурно-строительного факультета

___________

«___»_____________20___ г.

Составитель: профессор, к. т.н.

Программа дисциплины (Syllabus)

«Прикладные программы расчета строительных конструкций»

PPRSK 3302

для студентов очной формы обучения специальности

5В072900 «Строительство»

Программа разработана на основании рабочей учебной программы, утверждённой «___» _________2013г.

Рекомендована на заседании кафедры от «___» _________2013 г.

Протокол №___.

Заведующий кафедрой _______________ «___» _______2013г.

Одобрена учебно-методическим советом архитектурно-строительного

факультета

«___» _________2013г. Протокол № ___

Председатель УМС ________________ «___» ______2013г.

1. Паспорт учебной дисциплины

Наименование дисциплины Прикладные программы расчета

строительных конструкций

Дисциплина вузовского компонента

Количество кредитов и сроки изучения

Всего – 3 кредита

Курс: 1

Семестр: 2

Всего аудиторных занятий – 45 часов

Лекции - 30 часов

Практические занятия – 15 часов

СРС – 90 часов

в том числе СРСП – 22,5 часов

Общая трудоемкость – 135 часов

Форма контроля

Экзамен – 6 семестр

Пререквизиты

Изучение дисциплины базируется на знаниях, полученных во время изучения следующих дисциплин: математика 1,2; информатика; физика 1,2; инженерная механика 1,2; строительные материалы 1; геотехника 1; строительные конструкции 1; компьютерное проектирование.

Постреквизиты

Знания, умения и навыки, полученные при изучении дисциплины необходимы для освоения следующих дисциплин: строительные конструкции 1, расчет и проектирование строительных конструкций зданий и сооружений.

2. Сведения о преподавателях и контактная информация

.

к. т.н., доцент, профессор ПГУ им. С. Торайгырова.

Автор свыше 120 научных трудов, 1 монографии, стандарта ПГУ им. С. Торайгырова, соавтор казахско-русского словаря, 3 учебных пособий, 10 методических указаний.

Кафедра «Промышленное, гражданское и транспортное строительство», аудитория 307, корпус Д.

Пребывание на кафедре – по расписанию занятий и консультаций.

3. Предмет, цели и задачи

Предмет дисциплины

В дисциплине рассматриваются вопросы расчета и проектирования зданий и сооружений с применением современного программного обеспечения. Наряду с рассмотрением теоретических основ метода конечных элементов в курсе излагаются конкретные методики расчета стержневых строительных конструкций и континуальных систем (плоские и плитные конструкции), а также грунтовых оснований. Дается анализ использования в практических задачах строительства современных проектно-вычислительных комплексов (SCAD, ЛИРА, PLAXIS и др.). Программой курса предусмотрено решение конкретных задач, направленных на приобретение практических навыков проектирования железобетонных, металлических и деревянных конструкций.

Цель преподавания дисциплины

Целью дисциплины является подготовка бакалавров по промышленному и гражданскому строительству с углубленным изучением методов автоматизированного расчета и проектирования строительных конструкций с использованием современных вычислительных комплексов.

Задачи изучения дисциплины

В результате изучения дисциплины магистранты должны получить следующие знания и представления:

- о возможностях современных программных и технических средств, применяемых для автоматизации расчетов строительных конструкций;

- об основных расчетных методах, используемых для автоматизированного расчета строительных конструкций;

- о принципах формирования расчетных схем строительных конструкций, зданий и сооружений;

- об особенностях работы с наиболее распространенными вычислительными комплексами (программы SCAD, ЛИРА, PLAXIS и др.);

- о правилах составления исходных данных для расчетов строительных конструкций на ПЭВМ и интерпретации результатов расчетов.

4. Формирование компетенций

Знание и понимание:

- современных концепций использования программных средств, реализующих численные методы, в проектировании зданий и сооружений;

– возможностей наиболее распространенных в практике современных программных средств, применительно к расчетам строительных конструкций зданий и сооружений;

– теоретических и инженерных основ метода конечных элементов, возможности и библиотеку конечных элементов современных программных комплексов;

- практических способов расчета конструкций объектов строительства с использованием современной нормативно-методической литературы и программных комплексов, реализующих численные методы теории сооружений;

- способов алгоритмизации расчетов при исследованиях и проектировании объектов строительства на основе численных методов механики деформируемого твердого тела.

Применение знаний и пониманий:

– формировать расчетные схемы зданий и сооружений, передавать их в вычислительный комплекс в интерактивном режиме;

- анализировать исходные данные и результаты расчетов строительных конструкций с помощью современных прикладных программ.

- быть компетентным в вопросах применения современных программных средств для проектирования зданий и сооружений.

Формирование суждений:

- о современных программных средствах и методиках проектирования сооружений;

- об адекватности расчетных моделей зданий и сооружений.

Коммуникация:

работать в команде в проектно-конструкторской деятельности, реализации различных задач в области проектирования зданий и сооружений.

Навыки обучения:

- практическими навыками построения моделей зданий и сооружений, использования персональных компьютеров для работы с вычислительными комплексами;

- выполнение анализа напряженно-деформированного состояния строительных конструкций по результатам численных расчетов.

- работа с программным комплексом SCAD.

5. Тематический план изучения дисциплины

Распределение академических часов по видам занятий

п/п	Наименование тем	Количество аудиторных часов по видам занятий	СРС
лекции	практические (семинарские)	лабораторные студийные, индивидуальные	Всего	в том числе СРСП
1	Введение. Приближенные методы расчета строительных конструкций. Метод конечных элементов (МКЭ)	1	1	-	6	1
2	Теоретические основы МКЭ. Обзор основных программных комплексов расчета конструкций	5	2	-	12	3
3	Расчет напряженно-деформированного состояния конструкций по программе SCAD	9	3	-	18	5
4	Расчет железобетонных конструкций по программам SCAD, АРБАТ, МОНОЛИТ	5	3	-	18	5
5	Расчет металлических конструкций по программам SCAD, КРИСТАЛЛ, КОМЕТА	4	3	-	18	4,5
6	Расчет деревянных конструкций по программам SCAD и ДЕКОР	2	1	-	6	1
7	Расчет оснований и фундаментов по программам SCAD, РLAXIS, ГЕОМЕХАНИКА	4	2		12	3
	Всего: 135 (3 кредита)	30	15	-	90	22,5

6. Содержание лекционных занятий

Тема 1 Введение. Приближенные методы расчета строительных конструкций. Метод конечных элементов

При расчете сложных по структуре строительных конструкций часто не удается использовать аналитические методы и решения инженерной механики. В связи с этим прибегают к различным приближенным решениям. Наиболее распространенными являются метод конечных разностей и метод конечных элементов. Универсальной основой современных прикладных программ расчета строительных конструкций является метод конечных элементов (МКЭ). МКЭ основан на представлении реальной сплошной конструкции ее дискретной моделью и замене дифференциальных уравнений, описывающих НДС сплошных тел, системой алгебраических уравнений. Вместе с тем МКЭ допускает ясную геометрическую, конструктивную и физическую интерпретацию. Суть метода заключается в том, что область (одно, двух или трехмерная), занимаемая конструкцией, разбивается на некоторое число малых, но конечных по размерам подобластей. Последние носят название конечных элементов (КЭ), а сам процесс разбивки – дискретизацией. В зависимости от типа конструкции и характера ее деформации КЭ могут иметь различную форму. Так, при расчете стержневых систем (фермы, балки, рамы) КЭ представляют собой участки стержней; для двумерных сплошных конструкций (пластины, плиты, оболочки) чаще всего применяют треугольные и прямоугольные (плоские или изогнутые) КЭ; а для трехмерных областей (толстые плиты, массивы) – КЭ в форме тетраэдра или параллелепипеда. В отличие от реального сооружения в дискретной модели конечные элементы связываются между собой только в отдельных точках (узлах) определенным конечным числом узловых параметров. Такая кусочно-непрерывная аппроксимация выполняется с помощью специально подобранных аппроксимирующих функций, называемых также координатными или интерполирующими. С их помощью искомые непрерывные величины (перемещения, напряжения и т. д.) в пределах каждого КЭ выражаются через значения этих величин в узловых точках, а произвольная заданная нагрузка заменяется системой эквивалентных узловых сил. При такой кусочно-непрерывной аппроксимации обеспечивается условие совместности лишь в узлах, а в остальных точках по границам КЭ это условие удовлетворяется в общем случае приближенно (в связи с этим различают КЭ разной степени совместности). Наибольшее распространение получил метод конечных элементов в перемещениях. Применительно к стержневым системам МКЭ в форме метода перемещений может рассматриваться как матричная форма классического метода перемещений, отличающаяся более глубокой формализацией алгоритма и ориентацией его на использование ЭВМ.