РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ СТРОИТЕЛЬНОЙ МЕХАНИКИ С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА STARK_ES 

 

Швачко С.Н., Сенющенков М.А. (БГИТА, г.Брянск, РФ)

 

Описана методика преподавания курса “Строительная механика” с активным использованием программного комплекса STARK_ES для решения конкретных задач. Описаны реализованные задачи и намечены направления развития.

 

Решение сложных инженерных задач в настоящее время немыслимо без привлечения ЭВМ. В связи с этим освоение современных программных комплексов является неотъемлемой частью подготовки инженеров-строителей. В тоже время освоение студентами специализированного программного обеспечения в рамках отдельных учебных курсов имеет определенные недостатки. Главные недостатки – это оторванность от основных дисциплин и затрудненность проверки получаемых в программах результатов. В результате у студента складывается впечатление, что результаты, полученные в программах, носят абсолютный характер и никаким иным образом не могут быть проверены. Эти недостатки можно исключить, интегрировав освоение программных продуктов в основные курсы. Ниже представлен пример такой интеграции изучения программного комплекса для расчета строительных конструкций STARK_ES [1] с курсом «Строительной механики» [2].

Самая ответственная задача, которую решает инженер-строитель при выполнении проектных работ – это обеспечение надежности строительных конструкций и зданий в целом. Для решения этой задачи необходимо умение формализовать реальные задачи и выбирать адекватные расчетные схемы сооружения или строительной конструкции на основе имеющейся конструктивной схемы. Эти задачи решаются студентами в рамках курса «Строительной механики» [2]. Кроме этого, студенты осваивают аналитические методы расчета конструкций.

Для успешного выполнения расчетов в специализированном программном комплексе STARK_ES пользователь также должен уметь формировать адекватные расчетные схемы с учетом особенностей реализуемого в программном комплексе методе расчета [3]. Эти создает предпосылки для успешного освоения, как курса «Строительной механики», так и программного комплекса STARK_ES (рисунок 1). При выполнении контрольных заданий студент учится сравнивать получаемые результаты, находить ошибки в аналитическом расчете или в конечно-элементных схемах, верно трактовать допустимые расхождения в результатах расчета.

При реализации представленного подхода последовательно реализуется принцип движения от простого к сложному. В курсе «Строительной механики» студенты рассматривают простые элементы сооружений. Анализ таких типичных элементов сооружения является основой для последующего анализа сложных систем при расчете реальных сооружений.

Рисунок 1 – Главное окно программы STARK_ES

 

Методические рекомендации содержат пошаговое описание операций, выполняемых при решении задач. Особый упор сделан на описание особенностей конечно-элементного моделирования соответствующих конструкций и интерпретации полученных результатов.

Предложены методики решения следующих задач (рисунок 2):

1)      Расчет плоской рамы на статическую нагрузку, температуру и осадку опор [4].

2)      Расчет плоской статически определимой фермы на неподвижную и подвижную нагрузки [5].

3)    Расчет неразрезной балки по предельному равновесию [6].

4)      Динамический расчет многомассовой стержневой системы [7].

5)      Расчет плоской рамы  с центрально сжатыми стойками на устойчивость [8].

6)      Расчет плоской системы [9].

7)      Расчет плиты [9].

Представленные задачи охватывают основные разделы основного курса и специализированных курсов «Строительной механики». В дальнейшем планируется разработать методики решения задач курсового проектирования дисциплин цикла «Строительные конструкции».

При решении задач студенты осваивают не только программный комплекс STARK_ES, но и другое программное обеспечение, в частности, программный комплекс MathCAD.

а)

б)

в)

 

г)

д)

 

е)

ж)

Рисунок 2 – Расчетные схемы задач:

а – статический расчет рамы; б – расчет рамы на устойчивость; в – динамический расчет многомассовой системы; г – расчет фермы; д – расчет неразрезной балки по предельному равновесию; е – расчет плоской системы; ж – расчет плиты.

 

Представленные методики были опробованы студентами БГИТА и других вузов и проектных организаций Российской Федерации. С этой целью они были размещены на сайте «Eurosoft» (http://eurosoft.ru/downloads/). По результатам проделанной работы выполняется подготовка учебного пособия, выпуск которого намечен на 2013 год.

 

Список использованных источников

1.    STARK_ES 2012. Руководство пользователя. – Москва: Еврософт, 2012. – 373 с.

2.    Дарков, А.В. Строительная механика: учеб. для строит. специальностей вузов / А.В.Дарков, Н.Н.Шапошников. – 9-е изд., испр. – СПб.: Лань, 2004. – 655 с.

3.    Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике: Пер. с англ. – М.: Мир, 1975. – 541 с.

4.    Швачко, С.Н. Методические указания к выполнению расчетно-проектировочной работы “Расчет плоской рамы на статическую нагрузку, температуру и осадку опор в ПК STARK_ES” для студентов строительных специальностей. – Брянск, БГИТА, 2011. – 23 с.

5.    Швачко, С.Н. Методические указания к выполнению расчетно-проектировочной работы “Расчет плоской статически определимой фермы в программном комплексе STARK_ES” для студентов строительных специальностей. – Брянск, БГИТА, 2012. – 20 с.

6.    Швачко, С.Н.  Методические указания к практическим и лабораторным занятиям  “Расчет неразрезной балки по предельному равновесию в ПК STARK_ES” для студентов строительных специальностей // С.Н.Швачко, М.А.Сенющенков. – Брянск, БГИТА, 2012. – 20 с.

7.    Швачко, С.Н. Методические указания к выполнению расчетно-проектировочной работы “Динамический расчет многомассовой стержневой системы с использованием ПК  STARK_ES и MathCAD” для студентов строительных специальностей // С.Н.Швачко, М.А.Сенющенков. – Брянск, БГИТА, 2010. – 22 с.

8.    Швачко, С.Н.  Методические указания к практическим и лабораторным занятиям  “Расчет плоской рамы  с центрально сжатыми стойками на устойчивость в ПК STARK_ES” для студентов строительных специальностей // С.Н.Швачко, М.А.Сенющенков. – Брянск, БГИТА, 2011. – 12 с.

9.    Швачко, С.Н. Методические указания к выполнению расчетно-проектировочной работы “Расчет плоской системы и плиты в ПК STARK_ES” для студентов строительных специальностей // С.Н.Швачко, М.А.Сенющенков. – Брянск, БГИТА, 2011. – 23 с.