48

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Северо-Кавказский государственный технический университет»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению лабораторных работ по дисциплине

«Основы проектирования и САПР

строительных конструкций»

для студентов специальности 290300 (270102)

«Промышленное и гражданское строительство»

Ставрополь, 2005

М етодические указания составлены в соответствии с требованиями ГОС ВПО по специальности 290300 (270102) «Промышленное и гражданское строительство» и программой дисциплины «Основы проектирования и САПР строительных конструкций» и подготовлены на кафедре ПГС и ПИК СевКавГТУ.

В указаниях изложены принципы расчета строительных конструкций по предельным состояниям при помощи САПР: сущность расчета, группы предельных состояний, определение нагрузок и воздействий, нормативные и расчетные сопротивления материалов, понятия о конструировании. Приведены сведения о системе нормативных документов в строительстве, даны необходимые справочные информативные материалы.

Составители: Лукьяненко В.В., к.т.н., доцент

Скориков С.В., к.т.н. доцент

Рецензент: Дубровщенко Г.А., к.т.н. доцент

С одержание

Введение 4

1. Лабораторная работа №1 5

2. Лабораторная работа №2 8

3. Лабораторная работа №3 11

4. Лабораторная работа №4 15

5. Лабораторная работа №5 21

6. Лабораторная работа №6 26

7. Лабораторная работа №7 34

8. Лабораторная работа №8 39

Список рекомендуемой литературы 43

Приложения 45

Основная задача данного лабораторного практикума дать студентам взаимосвязь различных учебных дисциплин, дать основные понятия о последовательности проектирования строительного объекта, пояснить принципы проектирования строительной конструкции из любого материала, принципы методики расчета конструкций, представить основные положения системы нормативных документов в строительстве – СНиП, СПДС и др.

В процессе подготовки инженера-строителя значительное время отведено изучению различных строительных конструкций: металлических и деревянных, бетонных и железобетонных, каменных и армокаменных, оснований и фундаментов. Подобное разделение конструкций связано с различием свойств материалов, технологией их изготовления и с другими обстоятельствами, характерными для тех или иных конструкций.

Вместе с тем многие вопросы проектирования имеют общий характер для всех видов конструкций: единая строительная механика, метод расчета по предельным состояниям (конечно, с учетом особенностей конкретных материалов), одна и та же методика определения нагрузок и расчетных сопротивлений, принципы составления расчетной схемы и многое другое.

В процессе изучения дисциплины студент должен получить общие сведения о строительных конструкциях, общие требования к строительным конструкциям и методах их расчета; должен усвоить основы расчетов строительных конструкций по предельным состояниям, научиться правильно выбирать и составлять расчетные схемы конструкций; определять величины и характер действующих на конструкцию нагрузок; знать системы коэффициентов надежности и коэффициентов сочетаний нагрузок (усилий); ознакомиться с неблагоприятными сочетаниями нагрузок и с комбинациями усилий; иметь понятия о конструировании; знать и умело использовать в процессе проектирования систему нормативных документов в строительстве.

Лабораторная работа №1

Определение напряжений в составном сечении

1. Цель и содержание

Цель – определить напряжения в материалах и оценить напряженное состояние стержня.

Содержание – заданы размеры поперечного сечения составного стержня из разнородных материалов: бетон и стальная арматура, дерево и металл, сталь и другой металл. Указана величина продольной силы от внешних нагрузок. Сжимающая или растягивающая продольная сила приложена центрально.

2. Теоретическое обоснование

Основным свойством, определяющим надежность строительных конструкций, зданий, сооружений, является безотказность их работы, т.е. способность сохранять заданные эксплуатационные качества в течение заранее определенного срока службы.

Сущность расчета по предельным состояниям состоит в том, чтобы обеспечить надежность здания, сооружения в течение всего срока его службы, а также при производстве строительно-монтажных работ. Обеспечение надежности заключается в том, чтобы расчетные значения нагрузок или вызываемых ими последствий (усилий, напряжений, деформаций, перемещений, раскрытий трещин) не превышали соответствующих им предельных значений, установленных нормами проектирования конструкций или оснований, т.е. необходимо удовлетворить условия вида:

F  F_u; (1.1)

f  f_lim; (1.2)

a  a_lim. (1.3)

Здесь слева приведены усилия, напряжения, деформации и др., вызываемые внешними нагрузками, справа – соответствующие параметры несущей способности сечений конструкции или предельно допустимые деформации, перемещения и т.д.

3. Аппаратура и материалы

Компьютерный класс на 25 мест. Пакет прикладных программ по расчету строительных конструкций SCAD Structure. Нормативно-техническая документация в строительстве.

4. Указания по технике безопасности

Перед началом работы проводится инструктаж по технике безопасности всех учащихся лицом ответственным за охрану труда и техники безопасности в компьютерном классе.

Расстояние от рабочего места до монитора должно быть не менее 1 м. Запрещается трогать руками экран монитора, двигать системный блок в рабочем состоянии.

5. Методика и порядок выполнения работы

Поскольку неизвестных напряжений два, а условие равновесия – одно, элемент внутренне один раз статически неопределим. Поэтому необходимо использовать дополнительное уравнение, отражающее условие равенства продольных деформаций материалов в предположении их упругой работы. В результате решения системы уравнений получить зависимости для определения напряжений. Одновременно ознакомить студентов с понятиями "приведенное сечение", "коэффициент приведения" (отношение модулей упругости материалов), геометрическими характеристиками приведенного сечения. После определения площади приведенного сечения, положения его центра тяжести и других приведенных характеристик вычислить напряжения в обоих материалах. Результаты вычислений сравнить с нормируемыми прочностными характеристиками и дать оценку напряженного состояния элемента.

6. Содержание отчета и его форма

Отчет выполняется на листах формата А4 и в электронном виде и должен включать следующие разделы:

• цель и содержание;

• методику;

• порядок выполнения;

• результаты оформляются в виде таблиц или текстового материала в соответствии с полученными данными.

7. Вопросы для защиты работы

- развитие методов расчета конструкций

- сопротивление материалов и строительная механика как разделы механики твердых деформируемых тел, их взаимосвязь и особенности

- расчет по допускаемым напряжениям

- расчет по разрушающим нагрузкам

- теории прочности твердых тел

- параметры несущей способности сечений конструкции

- предельно допустимые деформации, перемещения

- роль отечественных ученых в развитии методов расчета конструкций

Лабораторная работа №2