Рабочая программа для студентов IV и Vкурсов специальности
| Вид материала | Рабочая программа |
- Программа Для студентов IV, Vкурсов специальности 290300 «Промышленное и гражданское, 382.61kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 -21/01, 143.02kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 -21/01, 162.33kb.
- Г. К. Гульбина Антропология Утверждаю: Декан гф рубанов В. Г. (подпись) 2005 г. Антропология, 509.98kb.
- Учебно-методический комплекс Рабочая учебная программа для студентов очной и заочной, 192.03kb.
- Рабочая программа по дисциплине экономическая теория I для студентов специальности, 329.19kb.
- Рабочая учебная программа по дисциплине судебная медицина для специальности «юриспруденция», 86.71kb.
- Рабочая программа для студентов специальности 140601 «Электромеханика» Института дистанционного, 187kb.
- Учебное пособие Иркутск 2006 Рецензент, 2160.36kb.
- Учебное пособие Иркутск 2006 Рецензент, 2159.1kb.
РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
| Одобрено кафедрой «Здание и сооружение на транспорте» | Утверждено Деканом факультета «Транспортные сооружения и здания» |
МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ, ВКЛЮЧАЯ СВАРКУ
Рабочая программа
для студентов IV и V курсов
специальности
270102 ПРОМЫШЛЕННОЕ И ГРАЖДАНСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО (ПГС )
Москва — 2007
Программа составлена на основании примерной учебной программы данной дисциплины, составленной в соответствии с государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки инженера по специальности 270102 (ПГС).
Подготовил к переизданию: канд. техн. наук, профессор Сазыкин И.А.
Российский государственный открытый технический университет путей сообщения, 2007
1. ЦЕЛЬ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В учебном плане подготовки специалистов промышленного и гражданского строительства дисциплина Металлические конструкции включая сварку входит в состав дисциплин специального цикла. Цель дисциплины - подготовка студентов к профессиональной деятельности в области проектирования металлических конструкций. Подготовка к профессиональной деятельности включает выработку понимания основ работы элементов металлических конструкций зданий и сооружений, знания принципов рационального проектирования с учётом требований изготовления, монтажа, эксплуатационной надёжности на основе технико-экономического анализа, формирования навыков конструирования и расчёта для решения конкретных инженерных задач с использованием норм проектирования, стандартов, справочников, средств автоматизированного проектирования.
Дисциплина «Металлические конструкции включая сварку» является практическим приложением знаний студентов архитектуры зданий, материаловедения, математики, теоретической и строительной механики, сопротивления материалов, начертательной геометрии и других общепрофессиональных дисциплин при проектировании транспортных и иных зданий и сооружений.
2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ
ДИСЦИПЛИНЫ
Изучив дисциплину, студент должен:
2.1.З н а т ь и у м е т ь и с п о л ь з о в а т ь:
- области рационального применения конструкций из стали и лёгких сплавов, тенденции и направления научно-технического прогресса в области металлических конструкций;
- свойства сталей и лёгких сплавов, применяемых в строительных конструкциях;
- методы расчета металлических конструкций;
- основы проектирования конструкций промышленных и транспортных сооружений с учетом технологических, эксплуатационных и экономических требований;
- методы и приемы разработки проектных решений, в том числе с использованием программ ЭВМ для расчёта и конструирования.
2.2. В л а д е т ь:
- навыками конструирования элементов, узлов и соединений;
- нормативной, справочной и технической литературой;
- технико-экономическим анализом принимаемых проектных решений;
- рациональным проектированием сложных конструктивных систем;
- вычислительной техникой при проектировании конструкций и сооружений.
3. ОБЪЁМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
| Вид учебной работы | Всего часов | Курсы | |
| IV | V | ||
| Общая трудоёмкость дисциплины Аудиторные занятия: Лекции Лабораторный практикум Самостоятельная работа: Курсовой проект Вид итогового контроля | 210 32 12 20 88 90 | 119 20 8 12 54 1(45) экзамен | 91 12 4 8 34 1(45) экзамен |
4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ ЗАНЯТИЙ
| №п/п | Раздел дисциплины | Лекции, час | Лаб. практикум |
| IV курс | |||
| 1 | Основы расчёта металлических конструкций | 2 | - |
| 2 | Элементы металлических конструкций (балки, колонны, фермы), расчёт и конструирование балочной клетки | 6 | 12 |
| V курс | |||
| 3 | Металлические конструкции одноэтажных производственных зданий, зданий и сооружений различного назначения. Основы экономики металлических конструкций. | 3 | 8 |
| 4 | Сварка металлических конструкций | 1 | - |
4. 2. СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ
Раздел 1
В первом разделе даются сведения о типах и работе материалов, элементов и соединений. Излагаются методология расчета, принципы проектирования, основы изготовления и монтажа конструкций.
Раздел 2
Во втором разделе рассматриваются вопросы проектирования и работы под нагрузкой основных типов конструктивных элементов (балки, колонны, фермы), формируются навыки конструирования элементов, узлов и соединений. Рассматриваются компоновка балочных клеток, расчёты и конструирование прокатных балок и балок составного сечения, центрально сжатых колонн.
Раздел 3
В третьем разделе изучаются вопросы проектирования стальных каркасов промышленных зданий (в том числе комплектной поставки из легких металлических конструкций), излагаются основы проектирования металлических конструкций зданий и сооружений различного назначения с учетом особенностей их эксплуатации и конструктивных решений, сведения об экономике металлических конструкций, необходимые для определения стоимости конструкций и технико-экономического анализа вариантов.
Раздел 4
В четвёртом разделе изучаются вопросы сварки металлических конструкций: физико-химические процессы, технология сварочных работ, контроль качества сварки и сварных соединений, техника безопасности при проведении сварочных работ.
4.3. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
| №п/п | № раздела дисциплины | Наименование лабораторных работ |
| 1 | 2 | Математическое моделирование и расчёт на ЭВМ элементов балочной клетки (прокатных балок и балок составного сечения, центрально сжатых колонн, баз колонн) |
| 2 | 3 | Математическое моделирование и расчёт на ЭВМ элементов каркаса одноэтажного производственного здания |
5. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА
Курсовой проект № 1 «Балочная клетка».
Содержание: разработка вариантов компоновки балочной клетки с расчётом настила и прокатных балок; конструирование и расчёт главной балки составного сечения, колонны и основных узлов.
Объем работы: чертёж на одном или двух листах стандартного формата, пояснительная записка с эскизами, расчётами и обоснованием принятых решений.
Курсовой проект № 2 «Стальной каркас одноэтажного производственного здания».
Содержание: выбор схемы каркаса; компоновка и расчёт поперечной рамы каркаса; компоновка связей по покрытию и между прогонами; конструирование и расчёт стропильной фермы, ступенчатой колонны, основных узлов каркаса.
Объём работы: чертежи на двух или трёх листах стандартного формата, пояснительная записка с эскизами, расчётами и обоснованием принятых решений.
Проекты №№1 и 2 представляются на бумажных и электронных носителях.
6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
6.1.Рекомендуемая литература
О с н о в н а я л и т е р а т у р а:
1. Металлические конструкции. Учебник. В 3-х томах. Под общ. ред. В.В. Горева. М-во образования и науки Р.Ф., М.: Высшая школа, 2004
2. Металлические конструкции. Учебник. Под ред. Ю.И. Кудишина.
М-во образования и науки Р.Ф., М.: Академия, 2006
Д о п о л н и т е л ь н а я л и т е р а т у р а
3. Павлов Ю.А. Металлические конструкции. Учебник. Часть 1. М.: РГОТУПС, 1998
4. Павлов Ю.А. Металлические конструкции. Учебник. Часть 2.М.: РГОТУПС, 2000
5. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. 2003
6. СНиП II-23-81*. Cтальные конструкции. 2004
7. СНиП 2.03. 06-85*.Алюминиевые конструкции. 2004
8. СП 13-102-2003. Общие правила проектирования стальных
конструкций.
6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины
Информационная система «КОСМОС».
Выполнение лабораторного практикума и расчёты конструкций студенты выполняют используя интерактивные обучающие программы, разработанные на кафедре. Для решения расчетно-конструктивных задач с помощью ЭВМ используются также компьютерные программы: Лира, Cosmos/M, AutoCAD, СOMPMEX intab12 и др. расчётные и графические программы.
7. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Видеоконференцсвязь, компьютерное оборудование на кафедре, компьютерный класс на факультете, компьютерные классы в вычислительных центрах университета и филиалов.
8. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИИ
ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Дисциплина «Металлические конструкции включая сварку» позволяет студенту приобрести знания, которые помогут ему принять правильные решения в последующей инженерной деятельности при проектировании конструкций зданий и сооружений для нового строительства, капитального ремонта и реконструкции.
Теоретические основы дисциплины изучаются студентом самостоятельно после установочных лекций.
Студент должен усвоить основные вопросы дисциплины в соответствии с программой. Для лучшего усвоения изучаемого материала рекомендуется вести конспект с составлением конструктивных схем и разбором примеров практических расчётов. Практические навыки студент приобретает в процессе выполнения курсовых проектов. На кафедре разработаны интерактивные обучающие программы, позволяющие при разработке курсовых проектов выполнить расчёты основных несущих конструкций.
Качественную проработку учебного материала и выполнение курсовых проектов возможно выполнить только при активной самостоятельной работе студентов.
Контроль изучения дисциплины осуществляется в процессе работы студентов на ПЭВМ, при защите курсовых проектов и сдаче экзаменов.
Основные вопросы, подлежащие изучению:
Введение.
Краткий обзор развития металлических конструкций (МК). Общая характеристика МК: области применения, достоинства и недостатки. Цель и методы изучения дисциплины.
Свойства и работа строительных сталей и алюминиевых сплавов.
Строительные стали и алюминиевые сплавы: химический состав, микроструктура, свойства. Влияние различных факторов на свойства и характер разрушения (времени, скорости нагружения, температуры и агрессивности среды). Виды разрушения.
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.
Работа элементов металлических конструкций и основы расчета их надежности.
Основы метода расчета по предельным состояниям: цель расчета, группы и виды 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.
Напряженное и деформированное состояние центрально, внецентренно нагруженных, изгибаемых металлических стержней в упругой и упругопластической стадиях. Устойчивость центрально, внецентренно сжатых, сжато-изогнутых и изгибаемых элементов; критические напряжения, расчетная длина, гибкость. Устойчивость тонких пластин.
Соединения металлических конструкций.
Общая характеристика соединений.
Сварные соединения, стыковые и с угловыми швами. Конструирование, работа под нагрузкой, расчет стыковых и угловых швов.
Болтовые соединения, болты повышенной, грубой и нормальной точности, высокопрочные болты. Конструирование, работа под нагрузкой, расчет болтовых соединений.
Основы изготовления и монтажа металлических конструкций.
Краткая характеристика операций по изготовлению конструкций. Краткая характеристика методов монтажа. Учет при проектировании требований изготовления и монтажа.
Элементы металлических конструкций:
1. Балки, балочные конструкции.
Области применения, классификация балок.
Компоновка балочных перекрытий: основные схемы, их достоинства и недостатки, оптимизация компоновки.
Проектирование настилов и прокатных балок: расчетные схемы, определение нагрузок и усилий, подбор сечения, проверка прочности и жесткости.
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. Особенности проектирования бистальных, тонкостенных, перфорированных балок, балок с гофрированной стенкой, предварительно напряженных балок.
2. Центрально сжатые колонны.
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.
Особенности проектирования сквозных колонн: определение сечения ветвей колонн и расстояния между ветвями из условия равной устойчивости. Проверка устойчивости ветвей и колонны в целом, расчет решетки.
Конструирование, особенности работы и расчета оголовка и базы колонн.
3.Фермы.
Области применения, классификация ферм, определение генеральных размеров, унификация геометрических схем. Определение нагрузок и усилий в стержнях.
Проектирование легких ферм 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.
Металлические конструкции одноэтажных производственных зданий:
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 покрытия при монтаже и эксплуатации.
Компоновка продольных конструкций каркаса. Схемы и функции связей по колоннам при монтаже и эксплуатации. Фахверк.
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.
3. Элементы покрытия.
Особенности работы стропильной фермы как ригеля поперечной рамы, определение расчетных усилий в элементах фермы.
Конструирование, особенности работы и расчета шарнирного и жесткого сопряжений фермы с колонной. Особенности конструкции опирания стропильной фермы на подстропильную, подстропильной фермы на колонну.
Особенности конструирования и расчета подстропильной фермы, каркаса фонаря. Конструкция, особенности работы и расчета сплошных и сквозных прогонов.
4. Колонны каркаса.
Конструктивные схемы колонн, типы сечений, возможные формы потери устойчивости и расчетные длины колонн.
Проектирование сплошных колонн: выбор расчетных комбинаций усилий, подбор сечения, проверка прочности, общей и местной устойчивости.
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.
5. Подкрановые конструкции.
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.
Производственные здания комплектной поставки из легких металлических конструкций.
Область применения, общая характеристика, особенности конструктивных решений каркасов (типов «Орск», «Канск», «Молодечно», «Житомир», «Москва», «Кисловодск» и др.).
Реконструкция производственных и других зданий.
Понятие о реконструкции. 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.
Металлические конструкции зданий и сооружений различного назначения:
1. Листовые металлические конструкции.
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.
Резервуары: классификация, основы компоновки, оптимизация. Проектирование вертикальных цилиндрических, горизонтальных цилиндрических и шаровых резервуаров.
Особенности конструирования и расчета газгольдеров, бункеров и силосов.
2. Металлические конструкции большепролетных покрытий.
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).
Висячие системы покрытий: классификация, особенности работы и расчета. Особенности компоновки и расчета однопоясных, двухпоясных и седловидных систем покрытий, схемы опорных конструкций.
3. Металлические конструкции многоэтажных зданий и высотных сооружений.
Область применения, классификация, особенности работы и компоновки несущих систем многоэтажных зданий: рамных, связевых, рамно-связевых. Особенности определения нагрузок и воздействий. Определение расчетных усилий в элементах каркаса. Конструирование и расчет элементов и узлов каркаса.
Область применения, классификация, особенности работы высотных сооружений. Основы компоновки и расчета башен и мачт.
Основы экономики металлических конструкций.
Определение технико-экономических показателей МК: расхода и стоимости материалов, трудоемкости и стоимости изготовления и монтажа, стоимости перевозки и эксплуатационных затрат; стоимости конструкций в деле.
Сварка металлических конструкций.
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.
Понятия об источниках нагрева и расплавления металла свариваемых изделий. Электрическая сварочная дуга, её свойства и характеристики. Термический цикл сварки, его влияние на зональное строение и свойства сварного соединения. Возникновение сварочных напряжений и деформаций.
Основные сведения о технологии сварочных работ. Понятие о технологической карте.
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.