Fag SIB7010 Konstruksjonsmekanikk 2 KURSPLAN. Vår Målsetting og omfang. Opplegg og gjennomføring. Focus Konstruksjon - studentversjon

Transkript

1 Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet Institutt for konstruksjonsteknikk Fag SIB7010 Konstruksjonsmekanikk 2 KURSPLAN Vår 2000 Hvem og hvor Målsetting og omfang Opplegg og gjennomføring Forelesninger Øvinger Focus Konstruksjon - studentversjon Veiledning Kursmateriell og pensum Eksamen og karakterfastsettelse Plan for regneøvinger Forelesningsplan

2 Konstruksjonsmekanikk 2 Kursplan - vår 2000 Side 2 av 7 HVEM OG HVOR Rom Tlf nr adresse Faglærer Kolbein Bell 3-95 / MTI Kolbein.Bell@bygg.ntnu.no Øvingslærer Aase Reyes 3-54 / MTI Aase.Reyes@bygg.ntnu.no Stud.asser Referansegruppe Eksamen Knut Heggim Bjørn Hellebust Ingar Kanestrøm Jan T. Sundal Trond Øyvind Nilsen Eivind Magnus Paulsen Eivor Skaug Mandag 15. mai timer skriftlig knutheg@stud.ntnu.no bjornhel@stud.ntnu.no ingarka@stud.ntnu.no jansu@stud.ntnu.no trondoyv@stud.ntnu.no eivindp@stud.ntnu.no eivors@stud.ntnu.no Det avtales ikke faste kontortider for faglærer og øvingslærer, men det vil bli avsatt ekstra timer til veiledning på salene 380A og B i nordre lavblokk mellom Sentralbygg II og Gamle Kjemi (se nedenfor), i tillegg til timeplansfestet øvingstid (torsdager fra 1215 til 1400 i S7). Alle henvendelser i forbindelse med kurset bes i størst mulig grad lagt til de timeplansfestede timer og avtalte veiledningstimer. MÅLSETTING OG OMFANG Kurset har som målsetting å gi en innføring i grunnleggende fasthetslære og metoder for beregning av forskyvninger og snittkrefter i (primært plane) konstruksjoner som består av staver og bjelker, dvs fagverk, bjelker, rammer og buer. Beregninger av noe omfang vil i dag som regel bli utført ved hjelp av dataverktøy. Hovedvekten legges derfor på grunnleggende forståelse, snarere enn regneferdighet. En begrenset målsetting for kurset er at alle etter endt kurs skal ha rimelig god forståelse av hvordan et typisk rammeprogram virker, hvilke muligheter og begrensninger det har, slik at en kan bruke det på en sikker og forsvarlig måte. Kurset har en belastning på 2,5 vekttall. For sivilingeniørstudiet betyr det 12 belastningstimer, som igjen betyr at en gjennomsnittsstudent som bruker 12 (effektive) timer på kurset pr uke, fra og med første uke, bør kunne regne med en gjennomsnittskarakter i kurset.

3 Konstruksjonsmekanikk 2 Kursplan - vår 2000 Side 3 av 7 OPPLEGG OG GJENNOMFØRING Læringen er basert på en kombinasjon av egne studier, forelesninger og øvinger. Vi vil sterkt understreke den enkelte students ansvar for egen læring og viktigheten av å arbeide jevnt. Dersom det er ting dere er misfornøyd med ber vi om at dette tas opp med faglærer eller referansegruppen så fort som mulig slik at vi eventuelt kan få justert opplegget. Forelesninger Forelesningene foregår i henhold til studieplanen, dvs Tirsdager: kl i S7 Onsdager: kl i S7 Andre time på tirsdager ( ) vil stort sett bli benyttet til eksempelregning. Forelesningene vil foregå i henhold til vedlagte forelesningsplan, se side 6 og 7. Øvinger Det er utarbeidet et eget oppgavehefte for kurset (som fås kjøpt på instituttet for kr 40,-). Alle øvingsoppgaver tas fra dette heftet, og det blir ukentlige innleveringer fra og med uke 3. Plan for øvingene med angivelse av oppgaver og innlevering er gitt på side 5. Besvarelsene leveres i merkede kasetter utenfor lesesalene i 3. etasje i nordre lavblokk (mellom Sentralbygg 2 og Gamle Kjemi) innen fredag kl 1400 i angitt uke (dato for innlevering er angitt i planen på side 5). For sent innleverte besvarelser vil normalt ikke bli godkjent - ta kontakt med øvingslærer/ stud.ass (fortrinnsvis i forkant) om det oppstår vanskeligheter (reise, sykdom etc). Rettede besvarelser leveres tilbake sammen med løsningsforslag, i merkede kasetter på samme sted som innleveringen foregår, i løpet av påfølgende fredag. Merk at det kreves innlevering for å få løsningsforslag (fra oss). Husk tydelig navn på besvarelsen. For å få adgang til eksamen må en ha minst 7 godkjente øvinger innen 14. april. Det kreves normalt ca 50% riktig for at en øving skal bli godkjent. Bestått karakter på den karaktergivende øvingen (mer om denne nedenfor) teller som godkjent øving (dersom det kniper - må registreres separat hos faglærer). En del av øvingene forutsetter bruk av PC-programmet Focus Konstruksjon (se eget avsnitt). Det er ikke nødvendig å levere plott eller utskrift fra programmet, en skisse, evnt tabell med verdier fra programberegningene er tilstrekkelig. Det anbefales på det sterkeste å benytte programmet til også å kontrollere/supplere mange av de manuelle beregningene, og til å eksperimentere, dvs benytte programmet som en elektronisk konstruksjonslab. Selv om øvingene skal leveres og godkjennes som individuelle besvarelser anbefales det å arbeide i grupper med øvingene (og faget i det hele tatt). Vi skal forsøke å stille med rikelig (og forhåpentligvis god) veiledning - bruk denne! Focus Konstruksjon - studentversjon Focus Konstruksjon er et kommersielt program for statiske beregninger og dimensjonskontrollering av plane (2D) bjelker og rammer (inkl fagverk). Programmet er basert på et program (LAMbda) som ble utviklet ved instituttet med betydelig studentinnsats (prosjekt/hovedoppga-

4 Konstruksjonsmekanikk 2 Kursplan - vår 2000 Side 4 av 7 ver) i perioden , for beregning og dimensjonering av trekonstruksjoner. Programmet videreutvikles nå (i samarbeid med instituttet) og markedsføres av Focus Software i Oslo. Vi skal i dette kurset benytte statikk-delen av programmet, men programmet kan også dimensjonskontrollere konstruksjoner i betong, stål og tre, slik at det høyst sannsynlig også vil kunne bli brukt i senere konstruksjonskurs. Programmet er installert på samtlige PC er på salene 380A og B i nordre lavblokk. Studenter som følger kurset og som har egen PC kan få lånt en CD ved instituttkontoret i MTI (3. etg) for installasjon av en spesiell studentversjon på egen PC, mot å skrive under på en erklæring om at programmet bare skal brukes til undervisningsformål på egen PC. Programmet kan bare installeres under Windows 95 /98 eller Windows NT. Studentversjonen har nøyaktig samme muligheter som den komersielle versjonen, men den har STUDENTVERSJON med store bokstaver på alle utskrifter og plott. Veiledning I tillegg til timeplansfestet øvingstid som er torsdager kl i S7 (NB! Vi har byttet øvingstid med Geoteknikk-Geologi), vildetbligittveiledning tirsdager kl på salene 380A og B fra og med uke 3. Dersom det blir nødvendig vil vi vurdere å utvide veiledningstilbudet. Studentassistentene gir, i en bestemt uke, veiledning i de øvingsoppgaver som skal leveres på fredagen i vedkommende uke. Øvings- og faglærer vil i tillegg til øvingsoppgavene forsøke å svare på alle spørsmål som angår faget. Bruk oss flittig, men helst til de avsatte tider. Vi garanterer ikke at vi blir værende lenge uvirksomme på salene 380A og B på tirsdager. Vi vil forsøke å gi god veiledning i den perioden forelesningene foregår, dvs frem til påske. Etter påske derimot er vi i utgangspunktet ikke tilgjengelige - da er resten opp til dere! Kursmateriell og pensum Det er utarbeidet følgende fem temahefter (tallet i parentes angir pris i kroner): 1) Grunnlag (40), 2) Spenningsberegning i enkle bjelketverrsnitt (50), 3) Deformasjoner i staver og bjelker (40), 4) Virtuelt arbeid (40) og 5) Beregningsmetoder (50). Disse heftene, som dekker ca 95% av pensum, fås kjøpt ved instituttkontoret. I tillegg er kapittel 10 (Beregninger av trykkstaver) i Fasthetslære av T.E. Hals også pensum. Programmet Focus Konstruksjon er også å regne som en del av kursmateriellet. Temaheftene er i sin helhet pensum, men det kreves ikke detaljkjennskap til det stoffet som er presentert med liten skrift. Heller ikke detaljene i beviset for prinsippet om virtuelt arbeid for rammer (sidene 19 til 27 i temahefte Virtuelt arbeid)erpensum. Eksamen og karakterfastsettelse Karakter i faget fastsettes på grunnlag av eksamen og en karaktergivende regneøving etter følgende prinsipp: dersom karakteren på øvingen er bedre enn eksamenskarakteren vil den telle med, og den vil ha en vekt på 1/3. Dersom øvingskarakteren er dårligere enn (eller lik) eksamenskarakteren vil den bli strøket. Den karaktergivende øvingen avholdes i øvingstimene (fra 1215 til 1400) torsdag 16. mars i S7. Øvingen er ikke obligatorisk, men vi håper at så mange som mulig vil benytte dette tilbudet. Eksamen avholdes mandag 15. mai, 2000, som skriftlig eksamen over 5 timer.

5 Konstruksjonsmekanikk 2 Kursplan - vår 2000 Side 5 av 7 Plan for regneøvinger i Konstruksjonsmekanikk 2 - vår 2000 Øving nr Oppgaver Tallene angir oppgavenummer a i oppgaveheftet Innleverig innen (dato) 1 8,28og29 For de to siste oppgavene (28 og 29) er det tillatt å bruke Focus Konstruksjon til å bestemme diagrammene - tegn skisser av diagrammene og angi karakteristiske verdier 25/1 (uke 4) 2 16, 17 og 19 1/2 (uke 5) 3 26, 37 og 41 8/2 (uke 6) 4 31 og 50 15/2 (uke 7) 5 51 og 52 22/2 (uke 8) 6 57, 58 og 59 29/2 (uke 9) 7 35 og 45 7/3 (uke 10) 8 65 og 71 14/3 (uke 11) Karaktergivende auditorieøving, torsdag 16. mars, , S7 9 72, 76 og 81 28/3 (uke 13) 10 83, 88 b og , 92 og 93 c 4/4 (uke 14) 11/4 (uke 15) a. Nummerne refererer til den siste utgaven av oppgaveheftet, datert januar 2000 (denne utgaven har en god del flere oppgaver enn den foreløpige oppgaven fra 1999). b. Her er det en trykkfeil. Teksten starter med Figur det skal være Figur c. Det er tillatt å ta stavkreftene direkte fra oppgave 65 (øving 8).

6 Konstruksjonsmekanikk 2 Kursplan - vår 2000 Side 6 av 7 Forelesningsplan Uke Dag/time Tema Ref. a ti / 2 Generell informasjon om innhold og opplegg, samt litt om fagets plass og betydning GRUNNLAG 2 Innledning, fundamentale størrelser, enheter og bæresystemer Materialer, belastning, fundamentale krav, lineær teori, superposisjonsprinsippet T1 T1 to / 1 og 2 Hvordan bruke Focus Konstruksjon Fortegnsregler, konvensjoner, snittmetoden og fri-legeme-diagrammer, programstyrte beregninger og problemløsning T1 3 SPENNINGSBEREGNING Spenning i 1 og 2 dimensjoner Hookeslovi1og2dimensjoner Bøyespenninger i bjelketverrsnitt 4 Tverrsnittskonstanter Skjærspenninger i symmetriske tverrsnitt Skjærspenninger (forts.) 5 Skjærspenninger (forts.) Skjærspenninger (forts.) Litt om torsjon 6 Litt videregående fasthetslære samt oppsummering (sammendrag) DEFORMASJONER I STAVER OG BJELKER 7 Stavens differensialligning Deformasjoner i rette bjelker Elementær bjelketeori -bjelkens differensialligning Ranbetingelser og løsning av differensialligningen 8 Bjelkeformler og betydningen av aksial- og skjærdeformasjoner Enkle stivhetsmatriser

7 Konstruksjonsmekanikk 2 Kursplan - vår 2000 Side 7 av 7 Uke Dag/time Tema Ref. a VIRTUELT ARBEID (VA) - ENHETSLASTMETODEN 9 Arbeid og energi, VA-prinsippene for plane fagverk VA-prinsippene for plane fagverk (forts.) VA-prinsippene for plane fagverk (forts.) VA-prinsippene for bjelker og rammer 10 VFP på diskret (matrise-) form VFP på diskret form (forts.) - Bettis sats Bettis sats - influenslinjer 11 BEREGNINGSMETODER Kraftmetoden, statisk ubestemt system Forskyvningsmetoden, kinematisk ubestemt system ti / 2 Eksempler på kraftmetode og forskyvningsmetode 12 Forskyvningsmetoden på matriseform - beregningsmodell, diskretisering og frihetsgrader Fundamentalkravene på matriseform - stivhets og fleksibilitetsmatriser ma / 1 Likevekt og kinematikk - virtuelle forskyvningers prinsipp 13 Systemets stivhetsrelasjon, manuell og programstyrt oppbygging av stivhetsmatrisen K Lastmatrisen R 14 Randbetingelser og løsning Modellering og kontroll STABILITET ma / 1 Sentrisk knekning - Eulerstaven F 15 Eulerstaven (forts.) Eksentrisk knekning, formfeil F F to / 1 to / 2 Oppsummering a. T1 - Temahefte: Grunnlag - Temahefte: Spenningsberegning i enkle bjelketverrsnitt - Temahefte: Deformasjoner i staver og bjelker - Temahefte: Virtuelt arbeid - Temahefte: Beregningsmetoder F - Fasthetslære (T.E.Hals).