FORMATION OF PROFESSIONAL COMPETENCE OF STUDENTS OF BACHELORS IN A DIRECTION "BUILDING" IN THE FRAMEWORK OF THE LABORATORY PRACTICAL WORK ON DISCIPLINE "REINFORCED CONCRETE STRUCTURES"

Research article
DOI:
https://doi.org/10.18454/IRJ.2016.46.126
Issue: № 4 (46), 2016
Published:
2016/04/18
PDF

Abstract

In the article the implementation of a complex of laboratory works on discipline of reinforced concrete structures for bachelors in a direction "Building" in the framework of formation of students professional competence in accordance with applicable State educational standards.

Козлов А.В.1, Алёшин А.Н.2

1 Кандидат технических наук, доцент, Самарский государственный архитектурно-строительный университет, 2 Кандидат технических наук, доцент, Самарский государственный архитектурно-строительный университет

ФОРМИРОВАНИЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ КОМПЕТЕНЦИЙ У СТУДЕНТОВ-БАКАЛАВРОВ ПО НАПРАВЛЕНИЮ «СТРОИТЕЛЬСТВО» В РАМКАХ ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ»

Аннотация

В статье рассмотрена реализация комплекса лабораторных работ по дисциплине Железобетонные конструкции для бакалавров по направлению «Строительство» в рамках формирования у студентов профессиональных компетенций в соответствии с действующим Государственным образовательным стандартом.

Ключевые слова: железобетон, лабораторные испытания, образование

Kozlov A.V.1, Aleshin A.N.2

1 PhD in Engineering, associate Professor, Samara State University of Architecture and Civil Engineering, 2 PhD in Engineering, associate Professor, Samara State University of Architecture and Civil Engineering

FORMATION OF PROFESSIONAL COMPETENCE OF STUDENTS OF BACHELORS IN A DIRECTION "BUILDING" IN THE FRAMEWORK OF THE LABORATORY PRACTICAL WORK ON DISCIPLINE "REINFORCED CONCRETE STRUCTURES"

Abstract

In the article the implementation of a complex of laboratory works on discipline of reinforced concrete structures for bachelors in a direction "Building" in the framework of formation of students  professional competence in accordance with applicable State educational standards.

Keywords: reinforced concrete, laboratory tests, education

Бетон можно считать «самым строительным» их всех существующих строительных материалов. Созданный и изготовляемый исключительно для нужд строительства, каждый этап развития «искусственного камня» и как исторического феномена и как реального продукта рассматривается исключительно в плане вариантов его использования в несущих или ограждающий конструкциях. Суть технологии укладки бетона обуславливает уникальные конструктивные возможности «жидкого камня»: он принимает практически любую форму, что позволяет «материализовать» наиболее эффективные и рациональные архитектурные замыслы. С точки зрения состава бетон представляет собой различные по величине и форме зерна заполнителя, связанные в произвольную структуру цементным камнем, т.е. хаотично расположенные разноразмерные частицы, пустоты, микротрещины и капилляры, что обуславливает его высокую анизотропность. Малая прочность бетона на растяжение привела к необходимости его усиления, что привело к созданию особого композитного материала – железобетона, представляющего собой рациональное сочетание бетона и арматуры.

Многообразная зависимость свойств бетона от составляющих материалов (способа изготовления, условий твердения, вариантов устройства арматуры, её сцепления с бетоном, распределения внутренних  усилий и пр.), обусловили невозможность понимания многих положений только путем теоретических расчётов (без соотвестствующего экспериментального сопровождения), которые основаны на классических  предпосылках, не охватывающих к тому же всю гамму известных факторов.

Таким образом, по своим свойствам, железобетон оказался далеко от «любимца» классической строительной механики – идеально упругого, однородного, изотропного тела, подчиняющегося закону Гука. Это вызывает большие сложности в понимании реальной работы железобетонных конструкций. Особенно у студентов, которые впервые сталкиваются с освоением навыков проектирования конструккций из такого сложного материала. В связи с этим на кафедре Строительных конструкций СГАСУ реализуется лабораторный практикум с использованием натурных испытаний железобетонных конструкций [1, 2].

В программе лабораторного практикума реализовано 9 лабораторных работ, соответствующих параллельно читаемому лекционному материалу первой части курса железобетонных конструкций – основам силового сопротивления ЖБК.

Лабораторная работа №1 - «Определение расчётных характеристик бетона неразрушающими методами по контрольным образцам» формирует у бакалавров навыки определения прочностных характеристик бетона с использованием неразрушающих методов контроля прочности в сравнении с разрушающими. Лабораторная работа построена на основных положениях следующих нормативных документов:

  1. ГОСТ 26633-2012 "Бетоны тяжелые и мелкозернистые";
  2. ГОСТ 25192-2012 "Бетоны. Классификация и общие технические требования";
  3. ГОСТ 18105-2010 "Бетоны. Правила контроля и оценки прочности";
  4. ГОСТ 17624-2012 "Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности";
  5. ГОСТ 10180-2012 "Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам";
  6. ГОСТ 31914-2012 "Бетоны высокопрочные тяжелые и мелкозернистые для монолитных конструкций. Правила контроля и оценки качества";
  7. ГОСТ 13015-2012 "Изделия бетонные и железобетонные для строительства";

В состав лабораторной работы входят:

  1. Определение средней прочности бетона контрольных кубов ультразвуковым методом и методом ударного импульса;
  2. Определение единичных значений прочности бетона на сжатие разрушающим методом по тем же контрольным образцам-кубам;
  3. Камеральная обработка и анализ результатов испытаний, определение прочностных характеристик испытываемого бетона.

Здесь следуем отметить, что из бетона одного состава, помимо выполнения контрольных образцов кубов для данной лабораторной работы, изготавливаются образцы балок для последующих лабораторных работ. Полученные на данном этапе прочностные характеристики бетона используются при поверочных расчётах в последующих лабораторных работах.

При проведении лабораторной работы учебная группа делится на подгруппы по 4 – 6 человек. Каждая подгруппа обеспечивается рабочим местом, соответствующим оборудованием и заданием на выполнение определенной части лабораторной работы. По выполнении требуемого объема работ подгруппы меняются местами – таким образом каждая подгруппа самостоятельно выполняет все задания лабораторной работы.

Для определения прочностных характеристик неразрушающими методами используется ультразвуковой прибор определения прочности бетона УК1401, измеритель прочности бетона ОНИКС 2.6. Для испытания образцов-кубов разрушающими методами используются пресса П-50 и П-250.

Лабораторная работа №2 - «Определение расчётных характеристик арматурной стали» направлена на формирование у бакалавров навыков определения прочностных характеристик арматуры в соотвествии с ГОСТ 12004-81 «Сталь арматурная. Методы испытания на растяжение».

В состав лабораторной работы входят:

  1. Определение площади поперечного сечения образца;
  2. Разметка по длине образца рисками;
  3. Осуществление испытаний образца на разрывной машине Р-100;
  4. Камеральная обработка результатов испытания;
  5. Определение относительного удлинения арматуры, временного сопротивления и предела текучести.

Лабораторные работы №3 и №4 - «Исследование работы железобетонной балки под действием изгибающего момента» имеют общую методологическую основу и направлены на изучение напряженно-деформированного состояния нормальных сечений образца в зоне чистого изгиба на всех стадиях работы. Различие заключается в характере армирования конструкций - нормально армированные и переармированные образцы, моделирующие пластический и хрупкий характеры разрушения.

В состав лабораторных работ входят:

  1. Выполнение поверочных расчетов образцов с учётом прочностных характеристик материалов, полученных в предыдущих лабораторных работах;
  2. Натурные испытания образцов с:

а) фиксацией фактической нагрузки трещинообразования и разрушения

б) измерением (с помощью тензодатчиков и соответствующего оборудования) относительных деформаций в бентоне сжатой зоны и растянутой арматуре, на всех этапах загружения

в) изменением фактических прогибов;

  1. Сравнение теоретических и экспериментальных результатов.

Испытания проводятся на специальных лабораторных установках (фото 1 - 2). Для каждой подгруппы студентов (численностью до 4 - 6 человек), предусмотрена отдельная установка.

Лабораторная работа №5 - «Исследование работы железобетонной балки в зоне действия изгибающего момента и поперечной силы» направлена на исследование характера напряжённо – деформированного состояния изгибаемого железобетонного образца в наклонных сечениях. Состав лабораторной работы в целом аналогичен составам работ №3 и №4. Образцы отличаются особым характером армирования, обеспечивающим разрушение по наклонному сечению.

image002 Фото 1 – Учебная лаборатория image004 Фото 2 – Установки для исследования изгибаемых элементов

Лабораторная работа №6 - «Исследование влияния предварительного напряжения на трещиностойкость и прогибы железобетонной балки» состоит из следующих основных этапов:

  1. Изучение способа создания предварительного натяжения конструкций методом «натяжение на бетон»;
  2. Испытание балки без предварительного напряжения и с предварительным напряжением, нагружением до образования нормальных трещин с фиксированной шириной раскрытия;
  3. Сравнение результатов испытаний балки без предварительного напряжения и балки с предварительным напряжением.

Лабораторная работа выполняется на специальной установке (фото 3).

Лабораторная работа №7 - «Исследование работы железобетонной колонны на действие внецентренного сжатия» направлена на изучение напряженно-деформированного состояния внецентренно нагруженнго железобетонного образца на всех стадиях работы.

В состав лабораторной работы входят:

  1. Поверочный расчёт внецентренно сжатого железобетонного элемента с определением характера работы образца (определение случая больших или малых эксцентриситетов);
  2. Определение теоретической разрушающей нагрузки эксперементального образца;
  3. Испытание внецентренно сжатого железобетонного образца на специальных лабораторных установках (фото 4);
  4. Сравнение теоретических и экспериментальных результатов.
image006 Фото 3 - Установки для исследования изгибаемых предварительно напряжённых элементов image008 Фото 4 - Установки для исследования внецентренно сжатых элементов

Лабораторные работы №3 – №7 основаны на основных положениях следующих нормативных документов:

  1. СП 52-101-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры»;
  2. СП 52-102-2004 «Предварительно напряженные железобетонные конструкции»;
  3. ГОСТ 8829-85 Конструкции и изделия бетонные и железобетонные сборные. Методы испытаний нагружением и оценка прочности, жесткости и трещиностойкости.

Лабораторная работа №8 - «Определение прочностных характеристик кирпича» направлена на изучение физико-механических свойств исскуственных камней и формирование навыков проведения их испытаний на сжатие и изгиб.

В состав лабораторной работы входят:

  1. Внешний осмотр кирпичей для их оценки по внешним признакам;
  2. Подготовка к испытаниям на сжатие и изгиб;
  3. Испытание кирпичей на сжатие и изгиб:
  4. Определение марки кирпича по результатам испытаний.

Испытания проводятся на прессе П-250.

Лабораторная работа основана на основных положениях следующих нормативных документов:

  1. ГОСТ 8462-85 «Материалы стеновые. Методы определения пределов прочности при сжатии и изгибе»;
  2. СП 15.13330.2012 «Каменные и армокаменные конструкции».

Лабораторная работа №9 - «Определение характера деформирования бетонного образца при кратковременном сжатии» посвещана изучению деформативных свойств бетона при кратковременном нагружении. Целью работы является  построение графика зависимости между напряжениями в бетоне и его относительными деформациями. Эксперементальный образец представляет собой бетонный цилиндр, который помещается в специальную тензометрическую трубу, закрываемую торцевыми крышками. Испытания проводятся на лабораторном прессе П-50. Во время испытаний относительные деформации  образца фиксируются с помощью специального оборудования.

Все лабораторные работы (за исключением работы №6) проводятся в подгруппах по 4 – 6 человек, что позволяет максимально вовлечь студентов в образовательный процесс.

Таким образом, реализованный лаборатоный практикум эффективно формирует общепрофесиональные компетенции ОПК-1 – ОПК-4 и профессиональные компетенцие ПК-1 – ПК-3, ПК-9 – ПК-11 в соответствии с Государственным образовательным стандартом третьего поколения ГОС 3+.

Литература

  1. Мурашкин Г.В., А.И. Снегирева А.И.. Лабораторный практикум по железобетонным и каменным конструкциям: - М.: Изд-во АСВ, 2006.- 120 с.
  2. Мурашкин Г.В., Бородачев Н.А., Снегирева А.И., Мурашкин В.Г. Инновационныеметодики при изучении теории и практики проектирования железобетонных конструкций и сооружений // Современные проблемы науки и образования. – 2008. – № 4. – С. 88-91

References

  1. Murashkin G. V., A. I. Snegirev A. I. Laboratory workshop on reinforced concrete and masonry construction: - M.: Publishing house of the DIA, 2006.- 120 p.
  2. Murashkin G. V., Borodachev N. And., Snegirev A. I., Murashkin V. G. Innovative methods in the study of the theory and practice of design of reinforced concrete structures and structures // Modern problems of science and education. – 2008. – No. 4. – P. 88-91