05.23.01 – строительные конструкции, здания и сооружения

Приказ Высшей аттестационной комиссии Республики Беларусь от 07 июня 2007 г. № 108
 

1. Цели и задачи программы-минимум

Целью программы-минимум является определение содержания курса обучения по дисциплине «Строительные конструкции, здания и сооружения», а также требований к уровню знаний, необходимому для постановки и решения научных задач в области проектирования конструктивных решений зданий и сооружений, их технической эксплуатации и конструкционной безопасности, выполняемых с использованием экспериментальных и теоретических методов, в том числе методов компьютерного моделирования.

Основными задачами программы-минимум являются:

  • показать значение решения научных и технических проблем, предусмотренных специальностью, для повышения благосостояния белорусского народа; для развития строительной отрасли Республики Беларусь;

  • показать место и значение дисциплины в системе подготовки специалиста данного профиля;

  • определить структуру курса обучения, направленную на углубленное изучение вопросов, в недостаточной мере изучаемых в курсах лекций, читаемых в вузах;

  • определить перечень основной и дополнительной литературы по изучаемой дисциплине;

  • установить требования к уровню знаний, умения и навыков соискателя ученой степени кандидата технических наук, достаточных для самостоятельной постановки и решения научных задач в области проектирования конструктивных решений зданий и сооружений, их технической эксплуатации и конструкционной безопасности.

Программа-минимум соответствует паспорту по специальности 05.23.01 – «Строительные конструкции, здания и сооружения».

В основу настоящей программы положены следующие дисциплины:

  • строительная механика;

  • металлические конструкции;

  • конструкции из дерева и пластмасс;

  • железобетонные и каменные конструкции;

  • испытание зданий и сооружений;

  • реконструкция зданий и сооружений;

  • строительные материалы.

В содержании программы-минимум отсутствуют некоторые разделы перечисленных выше дисциплин, подробно излагаемые в читаемых для студентов вузов курсах лекций.

2. Требования к знаниям, умениям и навыкам СОИКАТЕЛЯ

При подготовке к сдаче кандидатского экзамена соискатель должен пользуясь рекомендованной литературой изучить все темы, составляющие содержание курса.

При сдаче экзамена соискатель должен:

показать:

  • профессиональные знания по соответствующим разделам науки, включенным в программу;

  • владение теоретическим аппаратом и современными методами расчета и исследований;

знать:

  • принципы компоновки конструктивных схем зданий и сооружений различного назначения;

  • конструктивные особенности основных несущих и ограждающих конструкций промышленных и гражданских зданий и сооружений;

  • конструкции и методы расчета стыков и соединений элементов  строительных конструкций;

  • физико-механические свойства строительных материалов при различных видах напряженного состояния, длительности действия нагрузки и воздействиях окружающей среды;

  • особенности сопротивления строительных конструкций и элементов при различных напряженных состояниях;

  • основы проектирования элементов строительных конструкций с назначением оптимальных размеров их сечений на основе принятой конструктивной схемы сооружения, сочетаний нагрузок и воздействий;

  • основную нормативную и техническую документацию по проектированию строительных конструкций;

уметь,

  • рассчитывать и конструировать основные строительные конструкции промышленных и гражданских зданий и сооружений при различных силовых воздействиях;

  • принимать по результатам обследования эксплуатируемых зданий и сооружений обоснованные решения по усилению и восстановлению конструкций и элементов;

  • оценить надежность строительных конструкций, зданий и сооружений учетом влияния условий возведения и эксплуатации.

3. Содержание курса

Тема 1. Значение дисциплины для народно-хозяйственного комплекса и развития строительной отрасли Республики Беларусь

Ключевые слова: строительная отрасль, народно-хозяйственный комплекс, ресурсоемкость конструкции, технический нормативно правовой акт

Ключевое значение строительной отрасли Республики Беларусь для развития народно-хозяйственного комплекса. Роль строительных конструкций в удовлетворении потребностей в зданиях и сооружениях. Основные тенденции развития строительных конструкций в современных условиях. Значение снижения ресурсоемкости строительных конструкций.

Роль белорусской строительной науки в решении задач строительной отрасли. Совершенствование методов проектирования как одно из направлений получения экономичных и долговечных зданий и сооружений. Создание республиканского комплекса технических нормативно правовых актов по проектированию, возведению, эксплуатации, обследованию и усилению строительных конструкций.

Значение дисциплины «Строительные конструкции, здания и сооружения» для совершенствования строительных конструкций, снижения их материалоемкости и развития нормативной базы.

Тема 2. Основные требования к строительным конструкциям

Ключевые слова: строительная конструкция, классификация, виды конструкций, область применения

Основные требования к строительным конструкциям, их классификация, взаимосвязь конструктивных решений с материалами конструкций. Достоинства и недостатки различных видов конструкций. Рациональные области применения конструкций. Рациональные области применения конструкций из различных материалов.

Тема 3. Типы строительных конструкций в зависимости от назначения здания и сооружения и условий строительства

Ключевые слова: компоновка, несущие и ограждающие конструкции, назначение здания и сооружения, условия строительства, огнестойкость

Основные положения компоновки несущих и ограждающих конструкций гражданских и промышленных зданий. Модульная система. Типизация. Технологичность изготовления и монтажа. Обеспечение жесткости и устойчивости здания.

Классификация конструкций по методам возведения; влияние методов возведения зданий на их конструктивные решения.

Выбор типа и материала конструкций в зависимости от назначения и капитальности зданий и сооружений, условий строительства и эксплуатации, их экономическая эффективность.

Основные требования, предъявляемые к несущим и ограждающим конструкциям промышленных и сельскохозяйственных зданий. Задачи ресурсосбережения в строительстве.

Особенности требований к конструкциям жилых и общественных зданий, к конструкциям сооружений специального назначения – башни, опоры, трубы, силосы, резервуары и др.

Огнестойкость конструкций, требования по огнестойкости в зависимости от групп капитальности (долговечности) зданий.

Особые требования и конструктивные решения для зданий и сооружений, возводимых в сейсмически опасных районах, на просадочных грунтах.

Тема 4. Физико-механические свойства строительных конструкционных материалов

Ключевые слова: физические свойства, механические свойства, структура материала, силовое воздействие, прочность, деформации, трещиностойкость, упругость, ползучесть, релаксация, пластичность, воздействие

Макро- и микроструктура строительных материалов. Неоднородность, сплошность, анизотропия. Влагопоглощение. Теплопроводность. Температурно-влажностные деформации. Морозостойкость. Коррозионная стойкость. Звукоизоляция. Звукопоглощение.

Прочность материалов при растяжении, сжатии, сдвиге, поперечном изгибе, кручении; при статическом кратковременном и длительном воздействиях, а также при циклических и динамических воздействиях. Трещиностойкость материалов.

Диаграммы работы строительных материалов и их основные характеристики: упругость, ползучесть, релаксация и пластичность.

Модули упругости. Коэффициент Пуассона.

Влияние температуры на физико-механические свойства бетона и арматуры. Деформации, вызванные кратковременными и длительными, однократными и многократными повторными, знакопеременными или статическими и динамическими воздействиями; упругое последействие.

Статистическая обработка и оценка результатов испытания материалов на образцах. Планирование экспериментов.

Тема 5. Основные положения и методы расчета строительных конструкций

Ключевые слова: методы расчета, предельные состояния, надежность, безопасность, долговечность, сопротивление, прочность, безопасная эксплуатация, напряженно-деформированное состояние, метод конечных элементов, теория пластичности, композитный материал, устойчивость, динамические и сейсмические нагрузки

Основные этапы развития методов расчета строительных конструкций. Методы расчета по допускаемым напряжениям, по разрушающим нагрузкам, по предельным состояниям. Связь и принципиальное различие между этими методами.

Метод расчета по предельным состояниям. Классификация предельных состояний. Виды нагрузок, коэффициенты надежности по нагрузке и коэффициенты сочетания нагрузок. Коэффициенты надежности по материалу, коэффициенты условий работы. Нормативные и расчетные сопротивления. Общий вид основной расчетной формулы.

Статистический подход к расчету строительных конструкций. Случайный характер расчетных величин и их распределение. Средние значения дисперсии и стандарты. Статистическая природа коэффициента запаса. Надежность, долговечность и экономичность конструкций. Развитие метода предельных состояний на основе статистического подхода.

Методы расчета строительных конструкций с использованием диаграмм деформирования материалов при одноосном сжатии и растяжении. Основные виды диаграмм деформирования материалов (средняя, нормативная, расчетная) и области их использования. Применение трансформированных диаграмм деформирования для учета сложного (неодноосного) напряженного состояния.

Оценка прочности строительных конструкций при простом и сложном напряженных состояниях. Теории прочности. Критерии пластичности, хрупкого разрушения, усталости.

Основы расчета строительных конструкций с применением ЭВМ. Численные методы. Матричная форма расчета строительных конструкций. Метод конечного элемента и его связь с основными методами строительной механики. Влияние ЭВМ на развитие методов расчета строительных конструкций. Оптимальное проектирование и его критерии.

Основы теории пластичности и расчет строительных конструкций за пределом упругости. Теории малых упругопластических деформаций. Простое нагружение. Разгрузка. Идеальный упругопластический материал и условие текучести. Экстремальные вариационные принципы. Изгиб балок из упругопластического материала. Предельное состояние неразрезных балок и рам. Шарниры пластичности. Совместное действие нескольких силовых факторов и внешней среды.

Расчет конструкций из композитных материалов. Особенности расчета конструкций из материалов, работающих по разному при растяжении и сжатии. Расчет изгибаемых и сжато-изогнутых элементов из этих материалов.

Расчет с учетом образования трещин, в том числе на примере железобетона. Перераспределение усилий в статически неопределимых системах, работающих за пределом упругости, адаптация строительных конструкций.

Устойчивость строительных конструкций. Критерии устойчивости. Расчетные схемы. Потеря устойчивости как предельное состояние. Устойчивость сжатых и сжато-изогнутых стержней за пределом упругости. Закритическое поведение стержня в системе.

Учет физической и геометрической нелинейности.

Расчет конструкций из материалов, свойства которых изменяются во времени. Основные модели и уравнения теории ползучести для различных материалов. Устойчивость сжатых и сжато-изогнутых стержней при ползучести.

Основы расчета строительных конструкций на динамические нагрузки.

Виды динамических нагрузок. Свободные и вынужденные колебания упругих систем. Диссипативные свойства конструкций и их учет при расчете на динамические нагрузки. Особенности расчета конструкций на сейсмические нагрузки.

Расчет конструкций на воздействие климатической и технологической температуры.

Тема 6. Основы теории реконструкции строительных сооружений

Ключевые слова: реконструкция, модернизация, обследование, оценка технического состояния, методы усиления

Конструктивные особенности зданий и сооружений старой постройки, в том числе подлежащих реконструкции. Состав основных работ, выполняемых при ремонте, модернизации, реконструкции, реставрации, консервации и расконсервации зданий и сооружений.

Правила обследования и оценки технического состояния строительных конструкций. Способы выявления и методы оценки влияния наиболее распространенных дефектов конструкций на их несущую способность и долговечность.

Основные технические решения и расчет усиления строительных конструкций при реконструкции зданий и сооружений.

Тема 7. Задачи и методы экспериментальных исследований конструкций

Ключевые слова: экспериментальные исследования, моделирование, испытания, методика, машины, оборудование, приборы, измерение, обработка результатов

Задачи экспериментальных исследований строительных конструкций. Современные методы исследований: тензометрические, акустические, оптические, с помощью ионизирующих излучений и метод Муаров.

Испытания моделей строительных конструкций. Задачи исследования. Выбор масштаба и материалов модели. Основные положения теории подобия. Испытания элементов строительных конструкций (балок, ферм, плит, колонн и пр.) и конструктивных систем на статическую, динамическую и вибрационную нагрузки, а также на температурные воздействия. Испытания узлов, стыков и соединений.

Испытательные машины и оборудование. Контрольно- измерительные приборы и аппаратура для статических и динамических испытаний. Схемы и средства нагружения.

Методика проведения и обработка результатов эксперимента. Краткие сведения о математическом аппарате, используемом при обработке экспериментальных данных.

4. ЛИТЕРАТУРА

Основная литература

  1. Аугусти Г., Баратта А., Кашиатти Ф. Вероятностные методы в строительном проектировании. – М.: Стройиздат, 1998.

  2. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс: Учебник для вузов. 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1991.

  3. Железобетонные и каменные конструкции: Учеб. для вузов / В.М. Бондаренко, Р.О. Бакиров, В.Г. Назаренко, В.И. Римшин. – М.: Высш. шк., 2002.

  4. Железобетонные конструкции. Специальный курс. Учебник для вузов. 3-е изд., перераб. / Под ред. В.Н. Байкова.– М.: Стройиздат, 1981.

  5. Железобетонные конструкции.Основы теории расчета и конструирования: Учебное пособие для студентов строит. cпец. / Под ред. Т.М. Пецольда и В.В. Тура. – Брест, БГТУ, 2003.

  6. Металлические конструкции. В 3т. Т.1. Элементы конструкций: Учеб для строит. вузов / Под ред. В.В. Горева. – М.: Высш. шк., 2001.

  7. Металлические конструкции. В 3т. Т.2. Конструкции зданий: Учеб для строит. вузов / Под ред. В.В. Горева. – М.: Высш. шк., 2002.

  8. Металлические конструкции. В 3т. Т.3. Специальные конструкции и сооружения: Учеб для строит. вузов / Под ред. В.В. Горева. – М.: Высш. шк., 2002.

  9. Реконструкция зданий и сооружение: Учебник для вузов. / Под ред. А.П. Шагина.– М.: Стройиздат, 1991.

  10. Слицкоухов Ю.В. Конструкции из дерева и пластмасс / Под ред. Г.Г. Карлсена. – М.: Стройиздат, 1986.

  11. Строительная механика. Стержневые системы / А.Ф. Смирнов, А.В. Александров, Б.Я. Лащеников, Н.Н. Шапошников. – М.: Стройиздат, 1981.

Дополнительная литература

  1. Гениев Г.А., Киссюк В.Н., Тюпин Г.А. Теория прочности бетона и железобетона. – М.: Стройиздат, 1974.

  2. Карпенко Н.И. Общие модели механики железобетона. – М.: Стройиздат, 1996.

  3. Милованов А.Ф. Стойкость железобетонных конструкций при пожаре. . – М.: Стройиздат, 1998.

  4. Обследование и испытание зданий и сооружений: Учеб для вузов 2-е изд., перераб. и доп. / В.Г. Казачек, Н.В. Нечаев, С.Н. Нотенко и др.; Под ред В.И. Римшина. – М.: Высш. шк., 2006.

  5. Тур В.В., Кондратчик А.А. Расчет железобетонных конструкций при действии перерезывающих сил. – Брест, 2000.

  6. Тур В.В., Рак Н.А. Прочность и деформации бетона в расчетах железобетонных конструкций. – Брест, БГТУ, 2003.

  7. Холмянский М.М. Бетон и железобетон: Деформативность и прочность. – М.: Стройиздат, 1997. – 576 с.

  8. СНиП II-22-81. Каменные и армокаменные конструкции / Госстрой СССР. – М.: Стройиздат, 1983.

  9. СНиП II 23-81. Стальные конструкции / Госстрой СССР. – М.: Стройиздат, 1982.

  10. СНиП 2.01-07-85. Нагрузки и воздействия / Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.

  11. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции / Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989.

  12. СНБ 1.04.02-02. Ремонт, реконструкция и реставрация жилых и общественных зданий и сооружений / МАиС РБ.– Минск, РУП «Минсктиппроект», 2003.

  13. СНБ 5.03.01-02. Бетонные железобетонные конструкции / МАиС РБ.– Минск, РУП «Минсктиппроект», 2003.

  14. СНБ 5.05.01-2000. Деревянные конструкции / МАиС РБ. – Минск, РУП «Минсктиппроект», 2001.