Цветков К.А., кандидат технических наук, доцент Московского государственного строительного университета
«МЕХАНИКА БЕТОНА» - НОВАЯ УЧЕБНАЯ ДИСЦИПЛИНА В ПРОГРАММЕ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВ ИНСТИТУТА ФУНДАМЕНТАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ФГБОУ ВПО «МГСУ»
В работе обосновывается целесообразность изучения дисциплины «механика бетона» студентами строительных специальностей на основе опыта изучения этой дисциплины бакалаврами, обучающимися по специальности 151600 «Прикладная механика».
Ключевые слова: механика, бетон, высшее образование, учебная дисциплина, прочность, деформации, трещинообразование.
«MECHANICAL CONCRETE» IS A NEW ACADEMIC DISCIPLINE IN THE TRAINING PROGRAM FOR STUDENTS OF THE INSTITUTE OF FUNDAMENTAL EDUCATION OF THE MOSCOW STATE UNIVERSITY OF CIVIL ENGINEERING
The following document justifies the expediency of studying the «Mechanical Concrete» discipline by the bachelors in who study specialty 151600 "AppliedMechanics».
Keywords: mechanics, concrete, higher education, academic discipline, strength, deformation, cracking.
В Институте фундаментального образования ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ИФО МГСУ) осуществляется подготовка студентов по специальности 151600 «Прикладная механика». Значительный блок дисциплин, изучаемых студентами указанной специальности, составляют разделы механики деформируемого твердого тела. На втором курсе изучается сопротивление материалов, на третьем - теория упругости и пластичности, на четвертом - основы теории термоупругости, на пятом - экспериментальная механика и основы физики прочности. Отдельно можно отметить дисциплины, учитывающие особенности механики конкретных групп материалов: основы механики неоднородных тел и основы механики композитных материалов.
В [1] справедливо отмечено, что любой материал «входит» в механику и ее современные вычислительные методы с набором только ему присущих соотношений. К ним относятся, прежде всего, связи между напряжениями и деформациями (физические соотношения), а также общие критерии оценки прочности, деформативности и трещиностойкости материала. В целом они образуют систему определяющих соотношений материала. Известно, что существуют материалы, определяющие соотношения для которых существенно отличаются от классических представлений механики деформируемого твердого тела. В связи с этим, изучение студентами механики деформируемого твердого тела в классической интерпретации без знакомства с особенностями поведения под нагрузкой важнейших конструкционных материалов может привести к существенному дефициту сведений и навыков, необходимых будущим специалистам для решения широкого спектра научно-практических задач.
Для студентов строительного вуза особое значение приобретает изучение механики такого важнейшего конструкционного материала как бетон. В качестве основных особенностей механических свойств бетона отмечают: нелинейность, трещиноватость, неоднородность, приобретаемую в процессе деформирования и трещинообразования, анизотропию, ползучесть, термоползучесть, усадку [1]. Указанные особенности делают необходимым ознакомить студентов с моделями бетона, которые по общности приближались бы к современным моделям и теориям прочности механики деформируемого твердого тела и были бы с ними тесно увязаны, но при этом учитывали бы особенности поведения бетона под нагрузкой. В этой связи представлялось целесообразным ввести в учебный план бакалавров, обучающихся
по специальности 151600 «Прикладная механика», дисциплину «механика бетона». Автором была разработана рабочая программа по указанной дисциплине, которая прошла утверждение в установленном порядке; осуществлена разработка учебно-методического комплекса для данной дисциплины (УМКД), а начиная с 2013 учебного года, механика бетона читается автором студентам 4-го курса ИФО МГСУ. При подготовке к изложению курса механики бетона был учтен обширный научный материал, накопленный ведущими отечественными специалистами в области бетона и железобетона, такими как Ахвердов И.И., Баженов Ю.М., Берг О.Я., Бондаренко В.М., Гвоздев А.А., Гениев Г.А., Зайцев Ю.В., Карпенко Н.И., Писа-ренко Г.С., Холмянский М.М., Яшин А.В. и др., а также богатый опыт научной школы «Исследование бетона при сложных напряженных состояниях при силовом воздействии различной длительности», развивающейся на базе кафедры «Сопротивление материалов» МГСУ-МИСИ под руководством профессора, д.т.н. Ю.Н. Малашкина, к числу представителей которой относит себя и автор настоящей работы.
При формировании учебной программы мы стремились избежать того, чтобы «механика бетона» дублировала дисциплины «технология бетона» или «бетонные и железобетонные конструкции», которые читаются в МГСУ студентам различных специальностей. Основной идеей дисциплины является сохранение фундаментального подхода к проблемам механики бетона в рамках традиций преподавания механики деформируемого твердого тела.
Механика бетона - раздел механики деформируемого твердого тела, учитывающий специфику бетона как сложного композиционного материала в его расчетной модели, физических соотношениях, а также общих критериях оценки прочности, деформативности и тре-щиностойкости материала.
Цели изучения дисциплины видятся в следующем:
• сформировать представления студентов о бетоне как о сложном композиционном материале с неоднородной структурой;
• дать представление об основных особенностях поведения бетона под нагрузкой и физических причинах таких особенностей;
• ознакомить студентов с современными подходами к описанию напряженно-деформированного состояния бетона в рамках общих подходов механики деформируемого твердого тела, но с учетом системы определяющих соотношений материала, записанных применительно к бетону.
Были выделены следующие основные разделы дисциплины:
I. Основы технологии бетона.
II. Структура бетона. Особенности описания напряженно-деформированного состояния бетона методами механики деформируемого твердого тела. Дополнительные гипотезы и методы преодоления разногласий.
III. Экспериментальные методы исследования поведения бетона под нагрузкой.
IV. Элементы механики разрушения бетона.
V. Теория прочности.
VI. Теория деформаций.
VII. Физические соотношения связи напряжений и деформаций.
VIII. Ползучесть бетона.
IX. Особенности поведения бетона при динамическом нагружении.
Далее перечислим основные сведения, которые получают студенты в результате изучения данной дисциплины.
1. Основные сведения о технологии бетона и её роли в структурообразовании бетона;
2. Представления о структуре бетона и связанных с ней особенностях поведения бетона под нагрузкой;
3. Способы построения расчетной модели бетона в рамках нелинейной механики сплошного деформируемого тела;
4. Основы экспериментальных методов исследования поведения бетона под нагрузкой;
5. Критический обзор теорий прочности бетона;
6. Сведения о деформировании и микротрещинообразовании бетона;
7. Сведения о физических соотношениях для бетона, в т.ч. и в объемной постановке;
8. Элементы механики разрушения бетона;
9. Основы теории ползучести бетона;
10. Сведения об особенностях поведения бетона при динамическом воздействии.
Рабочая программа дисциплины «механика бетона» предусматривает 48 часов аудиторных занятий 32 часа лекционных и 16 часов практических занятий.
В заключении необходимо отметить, что в настоящее время в ВУЗах России отсутствует опыт преподавания «механики бетона». При этом с увеличением доли монолитного домостроения, развитием высотного строительства, повышением требований к мониторингу уникальных бетонных и железобетонных сооружений (гравитационных плотин, защитных оболочек реакторов атомных электростанций и пр.) становится очевидной необходимость подготовки специалистов, обладающих фундаментальными знаниями об особенностях поведения бетона под нагрузкой. Существование в ФГБОУ ВПО МГСУ практики обучения студентов по специальности 151600 «Прикладная механика» позволяет осуществлять подготовку специалистов, совмещающих фундаментальные знания в области механики с навыками решения практических задач строительной отрасли. И для таких специалистов «механика бетона» станет важной составляющей в общем наборе знаний, необходимых для решения широко круга научно-практических задач. При этом мы не исключаем, что изучение этой дисциплины было бы полезным в равной степени и студентам иных строительных специальностей, связанных с технологией строительных материалов или расчётом бетонных и железобетонных конструкций.
ЛИТЕРАТУРА
1. Карпенко Н.И. Общие модели механики железобетона: Монография.-
М.: Стройиздат,1996г.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.