Государственное образовательное бюджетное учреждение
высшего профессионального образования
«Липецкий государственный технический университет»
УТВЕРЖДАЮ
Декан инженерно-строительного
факультета Бабкин В.И.
«»2011 г.
Рабочая программа дисциплины «Железобетонные и каменные конструкции»
270800. 62 «Строительство»
Направление подготовки Профиль подготовки Проектирование зданий Квалификация выпускника бакалавр Форма обучения очная г. Липецк – 2011 г.
1. Цель и задача изучаемой дисциплины 1.1. Цель изучения дисциплины Цель изучения дисциплины «Железобетонные и каменные конструкции» заключается в приобретении знаний, определённого опыта студентами при инженерном анализе работы, проектирования и автоматизированном расчёте железобетонных конструкций.
1.2. Задачи изучения дисциплины:
- усвоение теоретических предпосылок расчета и конструирования железобетонных конструкций;
- приобретение навыков автоматизированного проектирования железобетонных элементов и конструкций многоэтажных зданий жилищно-гражданского и промышленного назначения, одноэтажных зданий, сооружений специального назначения (резервуары, емкости, бункера);
- проектирование железобетонных конструкций с оптимальными технико-экономическими показателями.
2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО Учебная дисциплина «Железобетонные и каменные конструкции» входит в раздел «Б- Профессиональный цикл. Вариативная часть».
ФГСО по направлению подготовки 270800.62 Строительство.
Профиль подготовки – Проектирование зданий, входит в цикл конструкционных дисциплин.
Для изучения дисциплины Железобетонные и каменные конструкции необходимы знания, полученные обучающимися в средней общеобразовательной школе и в результате освоения дисциплин ООП ВПО подготовки бакалавра из цикла Б.1: «История архитектуры», «Культурология», «Иностранный язык»; из цикла Б.2: «Математика», «Информатика», «Начертательная геометрия», «Инженерная графика», «Химия», «Физика», «Теоретическая механика», «Инженерная геодезия», «Инженерная геология», «Механика грунтов», «Основы архитектуры и строительных конструкций»; из цикла Б.3: «Строительные материалы», жизнедеятельности», стандартизация и сертификация», «Безопасность «Метрология «Технологические процессы в строительстве», «Основы архитектурно-конструктивного проектирования», «Типология и архитектурное проектирование», «Сопротивление материалов», «Строительная механика», «Основы автоматизации проектирования».
Изучению дисциплины ЖБК предшествует изучение дисциплин Сопротивление материалов, Строительная механика, Строительные материалы. Приступая к изучению дисциплины ЖБК, студент должен знать:
- физико-механические и деформационные характеристики строительных материалов, слагающих конструкционный композиционный материал;
- физико-математические зависимости и взаимосвязь физико-механических и деформационных характеристик между собой;
- основные понятия и допущения в Сопротивлении материалов;
- виды нагрузок и схематизация элементов сооружений;
- внутренние силы в стержне и их определение;
- понятия о напряжениях и деформация в точке;
- растяжение и сжатие;
- напряжённо-деформированное состояние в точке;
- экспериментальные методы исследований деформаций и напряжений;
- геометрические характеристики сечений, моменты инерции плоских фигур;
- изгиб прямых стержней;
- определение перемещений балок при изгибе;
- простейшие статически неопределимые системы;
- понятие о сложном сопротивлении;
- устойчивость сжатых стержней;
- ползучесть материалов;
- прочность материалов при напряжениях, периодически меняющихся во времени;
- понятие о безмоментной и моментной теориях тонкостенных пространственных конструкций;
- физико-механические свойства арматурных сталей;
- физико-механическое свойство бетонов.
Вышеуказанные вопросы студент должен уметь определить характеристики, строить расчётные схемы и уметь строить эпюры внутренних усилий в элементах конструкций (M, N, Q).
3. Компетенции студента, формируемые в результате освоения дисциплины В результате освоения дисциплины студент должен:
1) Знать: основы общетеоретических дисциплин в объёме необходимом для решения производственных, проектно-конструкторских и исследовательских задач; физические аспекты явлений вызывающих особые нагрузки на здания и сооружения; основные положения и расчётные методы, используемые в дисциплинах: сопротивление материалов, строительная механика и механика грунтов, на которых базируется изучение специальных курсов всех строительных конструкций; взаимосвязь состава, строения и свойств конструкционных строительных материалов, способы формирования заданной структуры и свойств материалов при максимальном ресурсосбережении, а также оценки показателей их качества; основные архитектурные стили, функциональные основы проектирования, особенности современных несущих и ограждающих конструкций; общие сведения о геодезических измерениях, основные понятия теории погрешностей, топографические карты и планы при их использовании при проектировании, реконструкции и реставрации зданий и сооружений; законы геологии, гидрологии, генезис и классификацию пород и классификацию грунтов; основные понятия информатики, современные средства вычислительной техники.
2) Уметь: правильно выбирать конструкционные материалы, обеспечивающие требуемые показатели надёжности, безопасности, экономичности и эффективности зданий и сооружений; анализировать воздействие окружающей среды на материал в конструкции, устанавливать требования к строительным и конструкционным материалам и выбирать оптимальный материал, исходя из его назначения и условий эксплуатации; разрабатывать конструктивные решения простейших зданий и ограждающих конструкций, вести инженерные расчёты с использованием современных норм проектирования; пользоваться простейшими пакетами прикладных программ для расчёта строительных конструкций.
3) Владеть методами инженерных расчётов несущих железобетонных каменных и армокаменных конструкций, использовать их при проектировании простейших зданий и сооружений.
4. Структура и содержание дисциплины «Железобетонные и каменные Общая трудоёмкость дисциплины составляет 6 зачётных единиц, 216 часов.
Курс Семестр Кол-во недель 4.1.1. Содержание дисциплины «Железобетонные и каменные конструкции»
Календар изучения дисципли 3 курс, 6 семестр Модуль 4.2.1. Введение Лекций – 1 час; самостоятельная работа – 1 час.
Определение курса. Сущность железобетона, его основные условия, обеспечивающие совместную работу бетона и стальной арматуры. Особенность бетона к образованию трещин под воздействием растягивающих напряжений.
Предварительное напряжение как средство повышения трещиностойкости и жесткости железобетонных конструкций, а также условие для напряжения материалов повышенной прочности.
Монолитные, сборные и сборно-монолитные железобетонные конструкции. Краткий исторический обзор и перспективы дальнейшего развития железобетонных и каменных конструкций.
Модуль 4.2.2. Основные физико-механические свойства бетона, арматуры и железобетона.
Лекций - 2 часа; Самостоятельная работа – 2 часа.
Бетон. Виды бетона для железобетонных конструкций.
Структура бетона. Понятие о бетоне как о капиллярно-пористом теле. Прочность бетона.
Классы и марки бетона по прочности на сжатие, осевое растяжение, по морозостойкости, по водопроницаемости. Призменная и кубковая прочности бетона при сжатии. Прочность при осевом растяжении. Прочность при срезе. Прочность при длительно-действующих нагрузках, предел выносливости.
Деформации бетона при кратковременном загружении. Деформация бетона при длительном действии нагрузки. Ползучесть бетона. Релаксация напряжений в бетоне.
Модуль деформации бетона при сжатии и растяжении. Связь между напряжениями и деформациями. Начальный модуль упругости бетона. Модуль полных деформаций бетона. Модуль упругопластичности бетона.
Арматура. Назначение и виды арматуры. Классификация арматурных сталей по технологии изготовления, по форме поверхности, по техническим свойствам. Классы арматурных сталей.
Характеристики механических свойств. Виды напрягаемой арматуры. Релаксация напряжений в арматуре. Арматурные изделия: сварные сетки и каркасы, канаты, пучки. Стыки и соединение арматурных изделий.
Железобетон. Особенности заводского производства железобетонных конструкций. Сущность предварительно напряженного железобетона: значительное повышение трещиностойкости и жесткости, создание условий для применения экономически выгодной высокопрочной арматуры.
Два способа создания предварительного напряжения: натяжение на упоры, натяжение на бетон.
Сцепление арматуры с бетоном. Анкировка напряженной арматуры. Влияние усадки и ползучести бетона на напряжения в предварительно напрягаемой арматуре.
Защитный слой бетона. Общая оценка экономической эффективности применения различных видов железобетона.
железобетона. Основные положения методов расчета.
Лекции – 2 часа; Самостоятельная работа – 3 часа.
Значения экспериментальных исследований для развития теории сопротивления железобетона.
Три стадии напряженно-деформированного состояния железобетонных элементов под нагрузкой и характер разрушения. Процесс образования и раскрытия трещинв растянутых зонах.
Влияние предварительного напряжения.
Основное положения метода расчета железобетонных конструкций по продольным состояниям. Понятие о продольном состоянии конструкции. Предельное состояние первой группы.
Предельное состояние второй группы. Общий вид расчетных формул.
Нагрузки. Классификация нагрузок. Нормативные и расчетные нагрузки. Сочетания нагрузок.
Нормативные и расчетные сопротивления бетона. Нормативные и расчетные сопротивления арматуры. Расчетные коэффициенты надежности и условий работы. Степень ответственности зданий и сооружений.
Три категории требований к трещиностойкости железобетонных конструкций или к их отдельным частям: а) первая категория - отсутствия трещин нормальных и наклонных к продольной оси элемента; б) вторая категория – ограниченное по ширине непродолжительное (при полной нормативной нагрузке) раскрытия трещин при условии их последующего закрытия; в) третья категория – ограниченное по ширине непродолжительное и продолжительное раскрытие трещин.
Система армирования железобетонных конструкций. Геометрические характеристики поперечного сечения элемента. Приведенное сечения.
Начальные (исходные) величины предварительных напряжений в напрягаемых арматурах.
Необратимые потери предварительного напряжения арматуры. Группа потерь. Коэффициент точности натяжения арматуры. Начальные напряжения в напрягаемой арматуре. Усилие предварительного обжатия бетона. Предварительные напряжения в бетоне и установившиеся напряжения в напрягаемой арматуре. Предельные значения сжимающих напряжений в бетоне в стадии предварительного обжатия. Длина зоны передачи напряжений с арматуры на бетон.
Модуль 4.2.4. Изгибаемые железобетонные элементы.
Лекции – 2 часов; Самостоятельная работа – 5 часов.
Конструктивные особенности изгибаемых элементов.
Расчет прочности по нормальным сечениям обычных и предварительно напряженных элементов любого профиля, симметричного относительно силовой плоскости. Границы применения расчетных формул. Сечения с двойной арматурой.
Особенности расчета прочности элементов прямоугольного и таврового профилей.
Возможные задачи при расчете изгибаемых элементов прямоугольного и таврового профиля сечений и порядок их расчета. Применение ЭВМ.
Расчет прочности сечений, наклонных к продольной оси изгибаемого элемента. Характер разрушения балки в зоне совместного действия М и Q. Два условия прочности наклонного сечения.
Условие прочности по поперечной силе. Условие прочности по изгибающему моменту. Расчет наклонного сечения по поперечной силе. Проверка несущей способности наклонного сечения при заданных хомутах. Определение требуемого количества хомутов. Ограничение расстояния между хомутами. Необходимость расчета на действие поперечной силы. Расчет наклонного сечения по изгибающему моменту.
Модуль 4.2.5. Трещиностойкость и деформации железобетонных элементов.
Лекции – 2 часа; Самостоятельная работа – 3 часа.
Трещиностойкость как сопротивление образованию, раскрытию и закрытию трещин. Расчет по образованию трещин. Момент образования трещин нормальной и продольной оси элемента.
Напряженное состояние сечения в момент появления трещин. Вывод уравнений для определения момента трещинообразования. Определение момента образований трещин по способу ядровых моментов. Расчет по образованию трещин, наклонных к продольной оси изгибаемого элемента.
Места проверки трещиностойкоти наклонных сечений.
Расчет изгибаемых элементов по раскрытию трещин. Расчет по раскрытию трещин, нормальных к продольной оси элемента. Схематическое описание процесса раскрытия трещин.
Вычисление полной ширины раскрытия трещины. Формула СНиП для вычисления ширины раскрытия трещин.
Учет длительности действия нагрузки. Расчет по закрытию трещин. Влияние предварительного напряжения. Упруго-пластический момент сопротивления после образования трещин.
Расчет изгибаемых элементов по деформациям. Предельно-допустимые прогибы. Вычисление прогибов. Основные расчетные формулы. Определение кривизны на участках балки с трещинами в растянутой зоне. Вычисление прогибов в балках с трещинами в растянутой зоне. Учет влияния предварительного напряжения и длительности действия нагрузки. Особенности определения выгиба.
Модуль 4.2.6. Сжатые железобетонные элементы.
Лекций – 1 часа; Самостоятельная работа – 4 часа.
Конструктивные особенности сжатых элементов. Два случая разрушения сжатых элементов и расчетные формулы для сечений произвольной формы. Учет продольного изгиба, длительного действия нагрузки, предварительного напряжения. Подбор арматуры и проверка несущей способности.
Модуль 4.2.7. Общие принципы проектирования железобетонных и каменных конструкций.
Лекций – 2 часа; Самостоятельная работа – 3 часа.
Основы проектирования железобетонных и каменных конструкций зданий с соблюдением требований индустриализации и экономичности. Конструктивные схемы зданий и общие принципы их компоновки. Деформационные (температурно – усадочные и осадочные) швы.
Унификация конструктивных решений, типизация сборных элементов. Учет влияния условий возведения железобетонных и каменных конструкций на их конструктивное решение. Подходы к типовому проектированию сборных железобетонных конструкций.
Модуль 4.2.8. Плоские железобетонные перекрытия зданий.
Лекций – 2 часа; Самостоятельная работа – 18 часов.
Конструкции плоских перекрытий. Классификация плоских перекрытий. Балочные сборные перекрытия. Компоновка конструктивной схемы. Проектирование плит перекрытия.
Проектирование ригеля многопролетного перекрытия. Расчет неразрезного ригеля как элемента рамной конструкции. Понятия о шарнире пластичности. Принципы перераспределения изгибающих моментов. Расчет неразрезного ригеля как упругой системы с использованием табличных коэффициентов (ручной счет). Конструирование неразрезного ригеля.
Ребристые монолитные перекрытия с балочными плитами. Компоновка конструктивной схемы перекрытия. Расчет плиты второстепенных и главных балок.
Конструктивные монолитные плиты. Принцип армирования плиты рулонными и сварными сетками. Конструирование второстепенных и главных балок.
Ребристые монолитные перекрытия с плитами, пертыми по контуру. Конструктивные схемы перекрытий. Расчет и конструирование плит опертых по контуру. Расчет и конструирование балок ребристого монолитного перекрытия с плитами, опертыми по контуру кессонные перекрытия.
Безбалочные перекрытия. Безбалочные сборные перекрытия. Безбалочные монолитные перекрытия. Расчет безбалочного перекрытия по методу предельного равновесия.
Конструирование элементов безбалочного перекрытия.
Модуль 4.2.9. Каменные и армокаменные конструкции.
Лекций – 3 часа; Самостоятельная работа – 10 часов.
Классификация каменных кладок. Требования к перевязке швов. Физико – механические свойства элементов каменной кладки. Прочность кладки при растяжении, срезе и местном сжатии.
Основные факторы, влияющие на прочность кладки при сжатии. Общая формула предела прочности кладки при сжатии. Стадии работы кладки. Прочность кладки при растяжнии, срезе и местном сжатии. Сцепление камней с раствором.
Деформативность кладки при сжатии. Модули упругости и деформации. Упругая характеристика кладки.
Расчет элементов каменных конструкций по двум группам предельных состояний. Расчет по несущей способности центрально – сжатых, внутренно – сжатых элементов. Учет продольного изгиба и длительного действия нагрузки. Расчет центрально- растянутых и изгибаемых элементов, расчет кладки на срез.
Расчет армированных каменных конструкций по несущей способности. Элементы с сетчатым армированием, расчет при центральном сжатии. Расчет внутренне- сжатых элементов с сетчатым армированием. Элементы с продольным армированием при центральном и внецентренном сжатии.
Проектирование стен каменных зданий. Расчет стен зданий с жесткой конструктивной схемой.
Расчет стен зданий с упругой конструктивной схемой.
Каменные фундаменты и стены подвальных этажей. Расчет каменных фундаментов и стен подвальных этажей. Вопросы конструирования.
Модуль 4.2.10. Железобетонные фундаменты неглубокого заложения.
Лекций – 1 часа; Самостоятельная работа – 4 часа.
Железобетонные фундаменты. Общие сведения. Отдельные фундаменты колонн. Конструкция сборных фундаментов. Конструкции монолитных фундаментов.
Расчет фундаментов. Общие положения. Центрально – нагруженные фундаменты.
Определение размеров подошвы фундаментов в плане, общей высоты фундамента. Расчет площади рабочей арматуры, устанавливаемой в уровне подошвы фундамента. Вопросы конструирования.
Внецентренно нагруженные фундаменты. Расчетная схема. Вид эпюр давления грунта по подошве фундамента. Определение размеров подошвы в плане, общей высоты фундамента. Расчет рабочей арматуры фундамента.
Модуль 4.2.11. Железобетонные конструкции одноэтажных каркасных зданий.
Лекций – 16 часов; Самостоятельная работа – 26 часов.
Элементы конструкций одноэтажных промышленных зданий, их компоновка, поперечные рамы. Система связей. Расчетная схема нагрузки. Роль подкрановых балок в составе каркаса.
Статический расчет поперечной рамы одноэтажного промышленного здания с учетом пространственной работы каркаса, при крановых нагрузках. Определение усилий в колоннах от нагрузок. Применение ЭВМ для статического расчета поперечных рам.
Конструкции покрытий. Плиты покрытий. Малоуклонные плиты покрытия на пролет.
Конструктивные решения. Общие сведения о расчете и конструировании.
Балки покрытия. Классификация. Сведения о расчете балок, конструирование.
Подстропильные балки.
Фермы покрытий. Классификация. Конструирование элементов ферм, узлов сопряжения элементов решетки с поясами ферм. Сведения о расчете балок, конструирование. Подстропильные балки.
Арки покрытия. Конструирование. Сведения о расчете арок, в том числе с использованием ЭВМ.
Подкрановые балки. Конструктивные решения. Расчет подкрановых балок на статическое воздействие крановой нагрузки. Расчет подкрановых балок на выносливость.
Модуль 4.2.12. Конструкции железобетонных многоэтажных каркасных и панельных зданий.
Лекций – 12 часов; Самостоятельная работа – 8 часов.
Конструкции многоэтажных каркасных и панельных зданий. Конструкции многоэтажных промышленных зданий. Конструкции схемы зданий. Конструкции многоэтажных рам.
Практический расчет многоэтажных рам. Подбор сечений конструктивных элементов рам (предварительно). Определение нагрузок. Статический расчет многоэтажных рам на воздействие вертикальных и горизонтальных нагрузок при ручном счете. Расчетные усилия и подбор сечений.
Конструкции многоэтажных гражданских зданий. Конструктивные схемы зданий. Сведения о расчете несущей способности крупнопанельных зданий. Расчетные схемы, нагрузки.
Модуль 4.2.13. Железобетонные конструкции инженерных сооружений.
Лекций – 6 часов; Самостоятельная работа – 2 часа.
Инженерные сооружения промышленно – гражданского комплексов строительства.
Цилиндрические и прямоугольные резервуары. Общие сведения, конструктивные решения, расчет.
Железобетонные силосы и бункеры, особенности конструирования и расчета. Подпорные стенки. Особенности конструирования и расчета.
4.3.1. 3 курс, 6 семестр – 17 часов Знакомство с нормативной и учебной литературой по курсу ЖБК. Определение геометрических характеристик приведенного сечения. Вычисление потерь предельного напряжения в напрягаемой арматуре.
Проверка несущей способности изгибаемых элементов прямоугольного сечения с одиночным армированием. Определение необходимой площади рабочей арматуры в изгибаемых элементах прямоугольного сечения.
«