Учебно-методический комплекс по использованию программы SCAD в курсе динамикисооружений
Логотип кафедры Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет
КАФЕДРА СТРОИТЕЛЬНОЙ МЕХАНИКИ И ТЕОРИИ УПРУГОСТИ
e-mail: smitu@cef.spbstu.ru
Студентам / Учебно-методический комплекс по использованию программы SCAD в курсе динамики сооружений

На главную страницу Студентам


УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
"Применение программы SCAD в учебном процессе по динамике сооружений"

Динамика сооружений (ДС) является объемной и трудоемкой частью теории и практики расчета сооружений. Это связано с тем, что наряду с обширной и многообразной теоретической частью ДС, имеется специфика конкретных задач динамики, связанная с характером и особенностью как самого динамического воздействия (например, сейсмического), так и сооружения (стержневого, плиты, оболочки и т. д.). Например, в учебном плане для специальности ПГС направления «Строительство» на ИСФ СПбГПУ курс динамики сооружений состоит из двух отдельных разделов и преподается соответственно в течение девятого и десятого семестров: 1.Основы динамики сооружений; 2. Расчет сооружений на сейсмические воздействия. Для специализации «Строительство сооружений АЭС» на 10 семестре излагается также раздел: 3. Расчет сооружений АЭС на особые воздействия.

Приведенные здесь учебно-методические материалы посвящены в основном первому разделу и частично второму. Рассмотрены вопросы динамического расчета сооружений по расчетным схемам с одной и несколькими степенями свободы, построенным либо исходя из физических соображений путем замены распределенной массы сооружения дискретными (например, точечными) массами, либо с помощью численных методов (например, МКЭ).

В настоящее время при проектировании строительных конструкций в проектных организациях значительная часть расчетов выполняется на персональных компьютерах (ПК) с помощью специальных проектно-вычислительных комплексов (ПВК), в которых отражаются и используются самые современные достижения по расчету и проектированию сооружений.

Подготовка инженеров строительных специальностей должна учитывать это обстоятельство и включать в себя и обучение методам компьютерного проектирования сооружений с использованием тех ПВК, которые доступны для внедрения в учебный процесс в настоящее время.

Применяемые при проектировании строительных конструкций и сооружений ПВК отличаются друг от друга методическими и сервисными разработками, но все они включают в себя статические и динамические расчеты конструкций и отдельных их частей, выполняемые методами строительной механики. Алгоритмы численных расчетов в этих программах в основном строятся на методе конечных элементов (МКЭ), реализуемом в форме метода перемещений.

Кафедра строительной механики и теории упругости (СМ и ТУ) успешно использует в учебном процессе по дисциплинам «Строительная механика стержневых систем (статика)»; «Теория упругости»; «Динамика сооружений» программу SCAD, являющуюся основной программой ПВК SCAD. Этот программный комплекс оказался очень удобным для использования в учебном процессе не только при изучении указанных дисциплин, но и в дальнейшем при расчетах и проектировании металлических и железобетонных сооружений.

Все это заставляет существенно и быстро изменять методику преподавания указанных дисциплин, в том числе дисциплины "Динамика сооружений". Этому процессу обновления дисциплин отвечают приведенные на сайте кафедры СМ и ТУ соответствующие учебно-методические комплексы (УМК), облегчающие студентам понимние вопросов построения расчетных схем сооружений и методики их расчета МКЭ на ПК с использованием современных ПВК. Как, уже отмечалось, в учебном процессе оказалось удобным использовать ПВК SCAD в том числе при динамических расчетах.

Предлагаемый здесь учебно-методический комплекс (УМК) по динамике сооружений реализует идею о рациональном использовании в учебном процессе программы SCAD, построенной на основе метода конечных элементов (МКЭ) .

В настоящее время УМК по ДС используется в учебном процессе в виде одной книги, представленой на сайте в виде одного электронного документа, который можно скачать прямо отсюда.
1. Информационно-компьютерные технологии в строительстве.
Применение программы SCAD для решения задач динамики сооружений.

УМК. СПб: Изд-во Политехн. ун-та. 2009. 230 с.

Документ формата.pdf (1844 Кбайт)
"Скачать"

В представленном УМК демонстрируется решение динамических задач на персональных компьютерах (ПК) с применением программы SCAD, реализующей метод конечных элементов (МКЭ) строительной механики.

Организация обучения студентов динамическим расчетам излагается в рабочей программе, которая приведена в приложении 1 УМК. В начале рабочей программы даются краткие представления об изучаемом разделе механики применительно к специальности ПГС и ставятся цели обучения. Затем в разделах 1-4 программы перечисляются основные вопросы теории и практики динамических расчетов сооружений. Виды занятий по изучению указанных вопросов и время, затраченное на их рассмотрение в учебном процессе отражено в табл. 1 и табл. 2. В конце рабочей программы приведено примерное наименование расчетных работ, которые должны быть выполнены студентами самостоятельно. Методическое построение УМК выполнено как реализация целей и задач, поставленных в рабочей программе.

Часть 1 УМК посвящена рассмотрению всех вопросов теории и практики динамических расчетов, перечисленных в разделах 1-4 программы.

Часть 2 УМК представляет сборник заданий для расчетных работ, которые учащийся должен выполнить самостоятельно на ПК с использованием программы SCAD, реализующей МКЭ строительной механики.

В части 3 УМК для студентов приводятся примеры выполнения расчетных работ, соответствующих приведенным в части 2 заданиям.

Далее в УМК кроме приложения 1 с рабочей программой приведены приложение 2 с вопросами для подготовки учащихся к зачетам и экзаменам и приложение 3, содержащее тесты для быстрого контроля (и самоконтроля учащимся) знаний и умений, полученных студентом в процессе обучения.

Рекомендуемый учащимся библиографический список помещен в конце части I УМК.

Разработка УМК выполена под общим руководством работой чл.-кор. РАН М.П.Федорова коллективом преподавателей кафедры ГС и ПЭ и СМ и ТУ . От кафедры СМ и ТУ в работе участвовали: И.А. Константинов, В.В. Лалин. И.И. Лалина.