742

4

Введение.

В своей практической деятельности специалист направления Ф.03. Строительство уникальных зданий и сооружений, профиль Промышленное и гражданское строительство (ПГС), направленность Строительство уникальных зданий и сооружений, может встречаться или с проектированием или возведением строительных деревянных конструкций, или с их эксплуатацией. Во всех этих случаях ему необходимо четко представлять работу этих конструкций под нагрузкой.

Изучив курс «Деревянные конструкции в современном строительстве», студент должен обладать следующими навыками:

а) правильно оценивать свойства древесины, как строительного материала, правильно назначать ее применение в конструкциях;

б) правильно выбирать оптимальное решение деревянных конструкций; в) рационально и экономно проектировать деревянные конструкции.

Изучению курса должно предшествовать изучение следующих дисциплин: сопротивление материалов; строительная механика; архитектура промышленных и гражданских зданий; деревянные конструкции в современном строительстве.

Настоящее учебно-методическое пособие предназначено для студентов 5 курса (10-й семестр) ННГАСУ в помощь при изучении курса лекций, на которые преподавателю в соответствии с действующим учебным планом выделено 8 академических часов лекционного времени, 17 часов практических занятий на поток из одной группы.

1. Рекомендации обучающимся по подготовке к лекциям

Цель курса – формирование у обучающихся определенного состава компетенций, которые базируются на характеристиках будущей профессиональной деятельности: приобретение будущими бакалаврами твердых теоретических знаний и практических навыков по вопросам расчета и проектирования индустриальных клееных деревянных конструкций (КДК).

Методы изучения материала - активная работа на лекциях и практических занятиях, самостоятельная работа студентов с литературными источниками, выполнение расчетно-графической работы.

Основные виды учебных занятий - лекции, практические занятия, расчетнографическая работа, зачет, экзамен.

Учебные задачи - ознакомление студентов с методами расчета и проектирования как отдельных элементов из клееной древесины и их соединений, так целых систем каркаса зданий и сооружений. Получение навыков конструирования простых и сложных узловых соединений, их расчета на основе понимания работы каждого из элементов узлового соединения.

Лекции – форма учебного занятия, цель которого состоит в рассмотрении теоретических вопросов излагаемой дисциплины в логически выдержанной форме. Важно понять, что лекция не является копией учебника, а скорее – обобщением многочисленной литературы, авторской разработкой, которая отражает опыт преподавателя его представления о том, что студент должен знать.

Правильно законспектированный лекционный материал позволяет студенту создать устойчивый фундамент для самостоятельной подготовки, дает возможность получить и закрепить полезную информацию. Именно на лекции создаются основы для эффективной и плодотворной работы с информацией, которая нужна студенту как в профессиональной, так и в повседневной жизни.

5

Восприятие лекционного материала и его запись – это процесс постоянного сосредоточенного внимания, направленного на понимание рассуждений лектора, обдумывание полученных сведений, их оценку и сжатое изложение на бумаге в удобной для восприятия форме. То есть, самостоятельная работа студента на лекции заключается в осмыслении новой информации и ее краткой рациональной записи. Правильно записанная лекция позволяет глубже усвоить материал, успешно подготовиться к практическим занятиям, зачетам и экзаменам.

Для выполнения студентом сразу двух видов работы, то есть осмысленного прослушивания лекционного материала и его правильной записи нужно сосредоточиться на содержании излагаемого материала и овладеть навыком быстрого письма. Процесс конспектирования лекции можно ускорить с помощью некоторых приемов.

Во-первых, слушая лекцию, нужно из всего получаемого материала выбирать и записывать самое главное. Следует знать, что главные положения лекции преподаватель обычно выделяет интонацией или повторяет несколько раз. Именно поэтому предварительная подготовка к лекции позволит студенту уловить тот момент, когда следует перейти к конспектированию, а когда можно просто внимательно слушать лекцию. В связи с этим нелишне перед началом сессии еще раз бегло просмотреть учебную литературу по изучаемому предмету. Это станет первичным знакомством с тем материалом, который прозвучит на лекции, а также создаст необходимый психологический настрой.

Во-вторых, чтобы правильно и быстро конспектировать лекцию важно учитывать, что способы подачи лекционного материала могут быть разными. Преподаватель может диктовать материал, рассказывать его, не давая ничего под запись, либо проводить занятие в форме диалога со студентами. Чаще всего можно наблюдать соединение двух или трех вышеназванных способов.

Так или иначе, независимо от способа прочтения лекции студенту важно найти баланс между активным слушанием и конспектированием. Практика показывает, что удачное решение этой проблемы позволяет студенту длительное время хранить в памяти сведения, полученные им на лекции.

В-третьих, эффективность конспектирования зависит от умения владеть правильной методикой записи лекции. Конечно, способы конспектирования у каждого человека индивидуальны. Однако существуют некоторые наиболее употребляемые и целесообразные способы записи лекционного материала.

1.Запись лекции можно вести в виде тезисов – коротких, простых предложений, фиксирующих только основное содержание материала. Количество и краткость тезисов может определяться как преподавателем, так и студентом. Естественно, что такая запись лекции требует впоследствии обращения к дополнительной литературе.

2.Кроме тезисов важно записывать примеры, доказательства, даты и цифры, имена. Значительно облегчают понимание лекции те схемы и графики, которые вычерчивает на доске преподаватель. По мере возможности студенты должны переносить их в тетрадь рядом с тем текстом, к которому эти схемы и графики относятся. Следует помнить, что яркий запоминающийся пример является добавочным элементом к основному материалу лекции и не может его полностью заменить.

3.Конспект лекции целесообразно дополнить собственными мыслями, суждениями, вопросами, возникающими в ходе прослушивания содержания лекции. Те вопросы, которые возникают у студента при конспектировании лекции, не всегда следует задавать сразу при их возникновении, чтобы не нарушить ход рассуждений преподавателя. Студент может попытаться ответить на них сам в процессе подготовки к практическим занятиям либо обсудить их с преподавателем на консультации.

4.При составлении конспектов важно выработать индивидуальную систему записи материала, научиться рационально сокращать слова и отдельные словосочетания.

6

Качественно записанные лекции оказывают существенную помощь в овладении материалом, однако студентам для получения всесторонних и глубоких знаний обязательно требуется изучить рекомендованную учебную и научную литературу по предмету.

В целом, состояние конспекта лекции позволяет преподавателю оценить уровень информированности студента. Важно помнить, что преподаватель может проверить, как записана лекция, а также требовать использовать ее при подготовке к практическим занятиям, зачету и экзамену. Таким образом, правильно составленный конспект лекции это демонстрация компетентности и интеллектуальной зрелости студента.

Исходя из выделенного объема лекционных часов и часов практически занятий в учебно-методическом пособии изложены для студентов основные особенности изучения курса и рекомендации по освоению следующих разделов курса:

1.Основные сведения о древесине, как строительном материале: породы леса; строение хвойной древесины; физические и механические свойства древесины. (6 часов);

2.Элементы деревянных конструкций цельного и клееного сечения; метод расчета деревянных элементов по предельным состояниям. (4 часа);

3.Основные виды соединений в деревянных конструкциях: врубки; на пластинчатых нагелях; на цилиндрических нагелях; на клею; на вклеенных связях. (6 часов);

4.Основные виды промышленных конструкций из дерева: балки; стойки; фермы. (8

часов);

5.Пространственные связи (4 часа);

6.Пространственные конструкции (6 часов).

На практические занятия выносятся следующие темы:

1.Реологические свойства, вода в древесине и другие факторы, влияющие на прочность древесины. (4 часа);

2.Назначение расчетного сопротивления для древесины в конструкциях по Своду правил. Каким образом учитываются факторы, влияющие на прочность и деформативность древесины. (6 часа);

3.Расчет и конструирование растянутых, сжатых и изгибаемых элементов. (8 часов);

4.Примеры расчета соединения на лобовой врубке, на цилиндрических нагелях и на клею. (8 часов);

5.Пример расчета и конструирования плиты покрытия и клееной деревянной балки покрытия. (6 часов);

6. Особенности расчета и конструирования деревянных и металлодеревянных ферм.

(2 часа).

1. Реологические свойства, вода в древесине и другие факторы, влияющие на прочность древесины

Приступая к самостоятельному изучению этого раздела лекций студент должен знать, какие породы леса, произрастающие в России, могут использоваться в строительной практике для изготовления строительных несущих конструкций и почему. Нельзя грамотно конструировать и эксплуатировать деревянные конструкции, не понимая как

7

влияет количество воды, находящееся в древесине на ее механические и физические свойства, как учитывает Свод Правил влияние различных факторов на прочность и деформативность древесины, а значит, и деревянных консмтрукций. Все эти вопросы подробно и тщательно отражены в Учебном пособии [7].

В лекционном материале удается только вскользь упомянуть о целом ряде факторов, влияющих на работу древесины. Однако, не зная о них, можно сильно ошибиться как в выборе вида конструкции, так и в ее возможностях. Например, если не усвоить факт сильного снижения прочности древесины во времени, можно не предвидеть возможности ее провисания или разрушения. А не зная, что изменение влажности древесины в конструкции может снизить прочность последней почти в три раза или увеличить ее объем на 6…12% нельзя правильно решить узловые соединения или технологические стыки. Поэтому следует подробно изучить по соответствующей литературе [1,7] влияние длительности действия нагрузки, наличия пороков роста, влажности древесины и температуры окружающей среды на физические и механические свойства древесины. А большинство свойств древесины определено ее строении ем на микро- и макро-уровне. Поэтому знание строения древесины хвойных пород поможет понять и ее свойства и ее работу.

2. Элементы деревянных конструкций цельного и клееного сечения. Метод расчета деревянных элементов по предельным состояниям

Этот раздел дисциплины очень важен для освоения правил конструирования деревянных зданий и сооружений. Не выполнив подробный расчет элементов любого здания невозможно говорить о его надежности и долговечности. Поэтому разделу расчета деревянных элементов по методу предельных состояний студент должен уделить особое внимание. Подробно расчет элементов цельного и клееного сечений рассмотрен в Учебном пособии [7].

3.Основные виды соединений в деревянных конструкциях

Впроцессе развития деревянных конструкций в индустриальном строительстве потребность в надежных и технологичных соединениях возрастала. Если при изготовлении построечных конструкций из бревен и брусьев удобным видом соединения растянутого элемента с растянутым была лобовая врубка, то по мере появления составных, а затем клееных элементов появились соединения на пластинчатых и цилиндрических нагелях. Последний вид соединений широко применяется в современных индустриальных конструкциях для соединения не только деревянных, но и металлических деталей с деревянными.

Соединения на клею и на вклеенных связях – еще один универсальный способ образования узловых и стыковых соединений. Соединения на клеестальных шайбах, на когтевых шайбах Леннова В.Г. позволяют решать узловые соединения в большепролетных и сильно нагруженных сквозных конструкциях.

4.Основные виды промышленных конструкций из дерева

Вкурсе «Деревянные конструкции в современном строительстве» студенты, обучающиеся по направлению подготовки 08.05.01 Строительство уникальных зданий, профиль Промышленное и гражданское строительство, уже знают, что клееные деревянные балки с успехом применяются в зданиях и сооружениях пролетом до 24 и, даже, 30 метров.

Большепролетные конструкции из клееной древесины имеют форму арок или рам. Рамы различных конструкций применяются при пролетах до 40 метров, а арки – до 100 и более метров.

8

Расчет арок изучен еще в дисциплине «Строительная механика». Однако правильно определить усилия в расчетных точках арки, расположенных через 4,0…6,0 м это еще не все.

Правильно подобрать по этим усилиям сечение конструкции, обеспечить его прочность и устойчивость в пространстве, а также скомпоновать каркас здания в пространстве, разработать и рассчитать узловые соединения в шарнирах, а также в монтажных (жестких) соединениях.

Этот материал подробно изложен в учебном пособии «Индустриальные деревянные конструкции [6].

5. Пространственные связи (4 часа)

Рассмотренные до этого плоские (плоскостные) деревянные конструкции работают только в своей плоскости, воспринимая на себя только вертикальные нагрузки или горизонтальные нагрузки, действующие в плоскости расположения конструкции. В реальной действительности нагрузки и воздействия могут действовать и в плоскости перпендикулярной к плоскости конструкции, а также под углом к ней. Поэтому для обеспечения пространственной неизменяемости всего каркаса здания или сооружения приходится объединять плоские конструкции между собой при помощи пространственных связей. Студенту важно понять, какие необходимо использовать приемы для того, чтобы нагрузки и воздействия любого направления в пространстве, действующие на конструкции, самым коротким путем передать на неподвижные части здания или сооружения, то есть фундаменты. Следует четко различать связи по вертикальным элементам каркаса здания и связи по конструкциям покрытия, поперечные связи, обеспечивающие поперечную устойчивость здания, и продольные, обеспечивающие продольную устойчивость.

Будущий специалист должен научиться не только различать виды связей, но и уметь их правильно применять для обеспечения геометрической неизменяемости здания или сооружения. Вопросы классификации пространственных связей и примеры их правильного применения изложены в лекционном материале, а также в учебнике [1].

6. Пространственные конструкции (6 часов)

Особым видом деревянных конструкций в современном строительстве являются пространственные конструкции, лишенные недостатков плоских (плоскостных) конструкций с точки зрения пространственной работы. Они имеют рабочие элементы, располагаемые в пространстве так, что могут воспринимать воздействия любого направления и участвуют в работе всей конструкции равнозначно с другими элементами. Это экономит значительное количество материала и делает эти конструкции перспективными, а порой, и незаменимыми.

К основным видам пространственных конструкций из дерева следует отнести своды, своды-оболочки, купола, сомкнутые и крестовые своды и оболочки двоякой кривизны (ГИПАРы). Важно обучающемуся понять, что каждый из этих видов пространственных конструкций может иметь ребристую, сетчатую или тонкостенную конструкцию. Материал по пространственным конструкциям кроме лекций изложен в учебнике [1].

9

Рекомендуемая литература

1.Конструкции из дерева и пластмасс: Учеб для вузов/ Ю.В.Слицкоухов, В.Д.Буданов, М.М.Гаппоев и др.;под ред. Г.Г.Карлсена и Ю.В.Слицкоухова-5-е изд. перераб. И доп.-М.:-Стройиздат, 1986. 543с.

2.СП 64.13330-2011. Свод правил. Конструкции деревянные. Актуализированная редакция СНиП II-25-80. Минрегион России. – Изд. офиц., актуализир. ред. –

Москва : ЦПП, 2011. – 118 с.

4.ГОСТ Р 54257-2010. (ГОСТ 27751.2014). Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения и требования. – Введен

01.09.2011. – М.: Стандартинформ, 2011 – 12 с.

5.ГОСТ 27751-88. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету. М.: 1988.

6.В.Г. Миронов. Индустриальные деревянные конструкции. Учебное пособие. Часть 1. Нижний Новгород. ННГАСУ, 2013-103 с.

7.В.Г. Миронов. Древесина – конструкционный материал. Расчет элементов цельного и клееного сечений. Вопросы и ответы. Учебное пособие. Нижний Новгород. ННГАСУ, 2013-69 с.

10

В.Г. Миронов

ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ В СОВРЕМЕННОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекционным занятиям по дисциплине

«Деревянные конструкции в современном строительстве» Ф8.03 Строительство,

профиль Строительство уникальных зданий и сооружений

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

603950, Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65. http://www. nngasu.ru, srec@nngasu.ru