Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Тихоокеанский государственный университет

Утверждаю

Проректор по учебной работе

_ С. В. Шалобанов

«» _ 2006 г.

ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

по кафедре «Строительные и дорожные машины»

Строительная механика и металлические конструкции Утверждена научно-методическим советом университета по направлению 190000 — Транспортные средства для специальности 170900 (190205.65) — Подъемно-транспортные машины, строительные, дорожные машины и оборудование Хабаровск, 2006 г.

Программа составлена в соответствии с содержанием и требованиями Государственного образовательного стандарта, предъявляемыми к минимуму содержания дисциплины и в соответствии с примерной программой дисциплины, утвержденной департаментом образовательных программ и стандартов профессионального образования учебного процесса в Тихоокеанском государственном университете.

Программу составил доктор технических наук, профессор кафедры СДМ С. А. Шемякин.

Программам рассмотрена и обсуждена на заседании кафедры «Строительные и дорожные машины»

Протокол № _ от «_» _ 200_ г.

Зав. кафедрой СДМ _ С. Н. Иванченко «_» _ 200_ г.

Программа рассмотрена и утверждена на заседании УМК и рекомендована к изданию Протокол № _ от «_» _ 200_ г.

Председатель УМК Г. М. Вербицкий «_» _ 200_ г.

Одобрено учебно-методической комиссией специальности Директор ДВЛТИ _ В. В. Шкутко «_» _ 200_ г.

2 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

Курс «Строительная механика и металлические конструкции»

предназначен для приобретения студентами инженерных знаний и практического умения рассчитывать, конструировать металлические конструкции подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин.

Программа рассчитана на студентов, изучавших теоретическую механику, металловедение, детали машин и сопротивление материалов. Курс состоит из двух основных разделов: строительная механика, расчет и проектирование металлоконструкций подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин и оборудования. Первый раздел предусматривает изучение основных положений по определению силовых факторов в элементах. Второй раздел предусматривает изучение конструкций узлов и элементов, методов их расчета и конструирования с учетом условий эксплуатации.

Практические знания предназначаются для закрепления знаний, приобретенных на лекциях по первому и второму разделу курса.

Курсовая работа для студентов дневного отделения состоит из расчета и проектирования крановой стрелы или моста мостового крана. Графическая часть курсовой работы оформляется на листах формата А1. Расчетнопояснительная записка выполняется на 12 — 15 листах машинописного текста формата А4. Задания, требования к оформлению и методические указания изложены в методических указаниях: С. А. Шемякин. Строительная механика и металлические конструкции: Методические указания к практическим занятиям и выполнению курсовой работы для студентов IV курса специальности 170900 «Подъемно-транспортные, строительные и дорожные машины и оборудование». – Хабаровск: Издательство Хабаровского государственного технического университета, 2003. – 59 с.

Для студентов заочного и заочно-ускоренного обучения курсовая работа состоит из расчета и проектирования плоской ферменной конструкции (фермы) и оформляется на листе формата А1. Курсовая работа может быть оформлена также на листах формата А4, но с обязательным вычерчиванием в масштабе самой фермы и узлов в сварном и клепаном вариантах. Курсовая работа выполняется в соответствии с методическими указаниями ВЗИСИ по дисциплине «Строительная механика и основы проектирования инженерных конструкций» для студентов специальностей «Строительные машины и оборудование» и «Дорожные машины и оборудование» (170900).

3 ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ

ДИСЦИПЛИНЫ

По завершении изучения дисциплины «Строительная механика и металлические конструкции» студент должен:

знать методы расчета балочных, ферменных и рамных конструкций, материалы для изготовления металлических конструкций ПТМ и СДМ;

владеть навыками составления расчетных схем, уметь пользоваться специальной технической и справочной литературой;

встречающихся узлов ПТМ и СДМ: стрел, башен, мостов кранов и

4 ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ

Структура дисциплины и ее характеристики приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Объем дисциплины «Строительная механика и металлические конструкции» и виды учебной работы.

Общая трудоемкость дисциплины Вид итогового контроля по семестрам Расчетно-графические работы (РГР) Аудиторные занятия:

Самостоятельная работа:

В том числе: На подготовку к лекциям На подготовку к практическим занятиям

5 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Дисциплина содержит курс лекций, практические занятия, а также курсовую работу.

Раздел 1. Строительная механика Тема 1. Кинематический анализ сооружений.

Тела и связи. Геометрически неизменяемые, мгновенно изменяемые системы. Степень свободы. Методы образования геометрически неизменяемых систем.

Тема 2. Методы расчета сооружений на подвижную нагрузку.

Линии влияния реакций в опорах простых и консольных балок.

Загружение линий влияния сосредоточенной и распределенной нагрузками.

Тема 3. Определение поперечных сил и изгибающих моментов в балках.

Линии влияния поперечных сил и изгибающих моментов в простых и консольных балках. Теорема о производной от линии влияния и ее применение.

Тема 4. Расчет плоских ферм.

Некоторые правила для определения усилий в стержнях двух и трех стержневых узлах. Линии влияния усилий в стержнях ферм балочного типа с параллельным поясами.

Тема 5. Расчет плоских консольных ферм на подвижную нагрузку.

Невыгоднейшее загружение треугольной и полигональной линии влияния. Расчет ферм на внеузловую нагрузку. Расчет составных ферм.

Линии влияния в фермах с дополнительной решеткой.

Тема 6. Окружности влияния.

Использование окружностей влияния для определения экстремальных усилий в телах и связях конструкций с сосредоточенными нагрузками, изменяющимися по направлению.

Тема 7. Расчет статически неопределимых сооружений на подвижную нагрузку.

Линии влияния силовых факторов в статически неопределимых балках и фермах.

Тема 8. Расчет рам.

Расчет статически неопределимых рам, как систем перекрестных балок, на действие сил перпендикулярных к плоскости рамы.

Тема 9. Новые методы расчета металлоконструкций.

Применение численных методов расчета (конечных элементов и конечных разностей) при решении упругих систем металлоконструкций.

Раздел 2. Металлические конструкции.

Тема 10. Материалы для металлоконструкций. Направления в проектировании металлоконструкций.

Тема 11. Методы расчета металлоконструкций.

Метод допускаемых напряжений. Метод предельных состояний.

Тема 12. Усталостная прочность металлоконструкций.

Влияние различных факторов на усталостную прочность. Методика расчета металлоконструкций на усталостную прочность.

Тема 13. Расчет стержней.

Расчет цельных центрально-растянутых и центрально-сжатых стержней.

Расчет составных сквозных стержней. Расчет соединительных элементов (планок, решеток) в составных стержнях. Приведенные гибкости.

Тема 14. Шарнирные соединения.

Конструкция шарнирных соединений. Методика расчета шарнирных соединений.

Тема 15. Балочные конструкции.

Конструкции балок. Расчет балок на прочность, прогиб, местную и общую потери устойчивости. Стыки балок.

Тема 16. Расчет пространственных ферм.

Расчет пространственных ферм методом членения на отдельные плоские. Кручение пространственных ферм.

Тема 17. Проектирование ферм. Стыки ферм.

Таблица 2 — Разделы дисциплин «Строительная механика и металлические конструкции» и виды занятий и работ.

2 Принцип расчета сооружений на подвижную + + нагрузку 3 Определение поперечных сил и изгибающих + + моментов в балках подвижную нагрузку 7 Расчет статически неопределимых сооружений + + на подвижную нагрузку 9 Новые методы расчета металлоконструкций + + 12 Усталостная прочность металлоконструкций + +

6 СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

Тема 1. Расчет шарнирно-сочлененной балки.

Определить степень свободы сооружения. Построить поэтажную схему.

Построить линии влияния реакций в одной опоре, поперечных сил и изгибающих моментов в 2-х заданных сечениях. Загрузить линии влияния заданными силами. Определить значение силовых факторов и подобрать сечение балки по сортаментам.

Тема 2. Расчет плоской статически определимой фермы на подвижную нагрузку.

Вычертить ферму в масштабе. Построить линии влияния усилий в заданных стержнях. Определить усилия в заданных стержнях с помощью линий влияния. Подобрать сечения стержней.

Тема 3. Расчет консольной фермы на вращающуюся нагрузку.

Вычертить ферму в масштабе. Построить окружности влияния для усилий в указанных стержнях. Загрузить окружности влияния заданными силами и определить максимальные усилия в заданных стержнях. Подобрать сечения стержней по сортаменту.

Тема 4. Расчет рам.

Вычертить заданную схему рамы. Привести заданную схему к расчетной (основной). Составить канонические уравнения. Построить эпюры изгибающих моментов от единичных и заданных сил. Решить канонические уравнения и определить внутренние силы взаимодействия. Построить суммарную эпюру изгибающих моментов. По величине максимального момента подобрать сечение балок рамы.

Тема 5. Расчет сварного узла на усталостную прочность.

Рассчитать сварной узел на прочность и наметить сечение соединяемых в узел элементов. Рассчитать сварные швы на усталостную прочность из условия нестационарного режима нагружения.

Тема 6. Расчет составного сквозного стержня.

Вычертить конструкцию стержня. Определить приведенную гибкость стержня. Подобрать сечение стержня из условий прочности и устойчивости.

Рассчитать соединительные элементы (планки, раскосы) на прочность.

Тема 7. Расчет шарнирного соединения.

Вычертить схему шарнирного соединения. Определить диаметр пальца.

Провести расчет шарнирного соединения по формуле Лямэ.

Исходные данные, порядок выполнения практических занятий подробно описаны в методических указаниях.

Таблица 3 — Практические занятия и его взаимосвязь с содержанием варианту содержания Наименование практического занятия п/п

7 ЦЕЛИ, ЗАДАЧИ И СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Цель курсовой работы — закрепление и углубление знаний по курсу, приобретение навыков расчета металлоконструкций подъемно-транспортных и строительно-дорожных машин.

Курсовая работа выполняется частично на практических занятиях ( часов) и самостоятельно в пределах (30 часов).

Темой курсовой работы является расчет и проектирование металлоконструкций крановой стрелы или мостового крана.

Пояснительная записка к курсовой работе включает в себя следующие вопросы:

определение основных геометрических параметров проектируемой конструкции;

расчет внешних нагрузок и составление таблицы их расчетных силовой расчет конструкции;

подбор поперечных сечений главных элементов конструкции;

подбор поперечных сечений вспомогательных элементов конструкции;

расчет опорных узлов, стыков, шарниров;

проверочные расчеты.

Графической частью курсовой работы является сборочный чертеж проектируемой конструкции, а именно крановой стрелы или металлоконструкции мостового крана. Объем графического материала — один чертеж формата А1. Исходные данные и порядок расчета подробно изложены в методических указаниях.

8 ДОМАШНИЕ ЗАДАНИЯ

Домашние задания выдаются для подготовки к лекционным и практическим аудиторным занятиям и заключаются в изучении основной литературы и ознакомлении с дополнительной литературой.

9 КОНТРОЛЬ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ

Контроль знаний студентов при изучении дисциплины «Строительная механика и металлоконструкции» включает в себя:

входной (первичный) контроль;

промежуточный (текущий) контроль;

выходной контроль — экзамен в VI семестре.

Вопросы входного контроля по курсу «Строительная механика и металлоконструкции».

Входной контроль знаний осуществляется на первом практическом занятии, где каждый студент получает задание, для выполнения которого достаточно знаний, полученных при изучении теоретической механики и сопротивления материалов.

Вопросы:

1. Определить реакции в опорах балки;

2. Определить поперечную силу в заданном сечении балок;

3. Определить изгибающий момент в заданном сечении балки;

4. Определить усилие в стержне фермы методом вырезания узлов;

5. Определить усилие в стержне фермы методом сквозного сечения;

6. Определить напряжение в сечении балки при заданном М и W.

Вопросы промежуточного (текущего) контроля знаний соответствуют вопросам выходного контроля и используются на соответствующем этапе дисциплины.

Вопросы выходного контроля по курсу «Строительная механика и металлоконструкции».

1. Кинематический анализ сооружений;

2. Понятие о линиях влияния. Линии влияния реакций в опорах простых 3. Принципы загружения линий влияния сосредоточенной и распределенной нагрузками.

4. Линии влияния поперечных сил в простых и консольных балках.

5. Линии влияния изгибающих моментов в простых и консольных 6. Теорема о производной от линии влияния и ее применение.

7. Некоторые правила для определения усилий в стержнях простых 8. Линии влияния усилий в стержнях ферм с параллельными поясами.

9. Линии влияния усилий в стержнях ферм с непараллельными поясами.

10.Линии влияния усилий в стержнях консольных ферм.

11.Расчет ферм на внеузловую нагрузку.

12.Расчет составных ферм.

13.Линии влияния усилий в стержнях ферм с дополнительной решеткой.

14.Окружности влияния и их применение.

15.Основные теоремы строительной механики.

16.Расчет статически неопределимых балок на подвижную нагрузку.

17.Расчет статически неопределимых ферм на подвижную нагрузку.

18.Расчет рам, как систем перекрестных балок.

19.Невыгоднейшее загружение треугольной и полигональной линии 20.Материалы, применяемые для металлоконструкций.

21.Методы расчета (допускаемых напряжений, предельных состояний).

22.Усталостная прочность и факторы, влияющие на усталостную 23.Методика расчета металлоконструкций на усталостную прочность.

24.Расчет цельных центрально-растянутых и центрально-сжатых 25.Предельные гибкости стержней.

26.Расчет центрально-сжатых составных стержней.

27.Определение приведенной гибкости составных стержней.

28.Расчет соединительных элементов (планок, раскосной решетки) в составных стержнях.

29.Расчет внецентренно-сжатых составных стержней.

30.Расчет шарнирных соединений.

31.Расчет изгибаемых элементов (балок) на прочность и прогиб.

32.Расчет изгибаемых элементов (балок) на предотвращение потери местной и общей устойчивости.

33.Изменение сечения балок. Конструкция балок. Принцип расстановки 34.Расчет сварных швов в стыке пояса со стенкой в балках.

35.Расчет стыков балок.

36.Расчет пространственных ферм путем расчленения на отдельные 37.Распределение крутящих моментов по отдельным плоским фермам.

38.Предварительно-напряженные конструкции.

39.Основные правила проектирования узлов ферм.

40.Строительный подъем.

10 КОНТРОЛЬ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВЗАОЧНИКОВ

Контроль самостоятельной работы студентов- заочников проводится по результатам выполнения курсовой работы, задание и методические указания на выполнение которой выдаются на установочной сессии.

11 УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Список основной литературы:

1. Верщинский А. В., Гохберг М. М., Семенов В. П. Строительная механика и металлические конструкции. — Л.: Машиностроение, 2. Живейнов Н. Н., Карасев П. Н., Цвей И. Ю. Строительная механика и металлические конструкции строительных и дорожных машин. — М.:

Машиностроение, 1988. — 208 с.

Список дополнительной литературы:

1. Панкратов С. А., Ряхин В. А. Основы расчета металлических конструкции строительно-дорожных машин. — М.: Машиностроение, 2. Курсовое проектирование грузоподъемных машин / Под рад. С. А.

Казака. — М.: Машиностроение, 1989. — 319 с.

3. Металлические конструкции строительных и дорожных машин. / Под ред. В. А. Ряхина. — М.: Машиностроение, 1972. — 312 с.

Учебно-методические пособия 1. Строительная механика и металлические конструкции: Методические указания к практическим занятиям и выполнению курсовой работы для студентов IV курса специальности 170900 «Подъемнотранспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» / Сост. С. А. Шемякин. — Хабаровск: Изд-во Хабар. Гос. Тех. Ун-та,

12 МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ

ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

На основании разработанной программы дисциплины «Строительная механика и металлические конструкции» разрабатывается рабочая учебная программа с учетом фактического числа часов, отведенных для ее изучения прежде всего тех разделов и выполнение практических занятий, которые дают возможность студентам с наибольшей полнотой усвоить цели и задачи дисциплины.

Самостоятельная работа студентов обеспечивает выработку навыков самостоятельного творческого подхода к проработке основных положений дисциплины, приобретение навыков работы с литературой.

Базовым для дисциплины «Строительная механика и металлические конструкции» являются курсы физики, математики, материаловедения, сопротивления материалов.

Знания и навыки, полученные при изучении курса «Строительная механика и металлические конструкции» применяются студентами при выполнении курсового проекта по дисциплине «Строительные и дорожные машины» в дипломном проекте и являются определяющими по специальности ПТСДМ.

Программа рассчитана на 68 часов аудиторных занятий.

Программам составлена в соответствии с государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования по специальности 170900 (180205.65) — Подъемно-транспортные, дорожные машины и оборудование».