Числові методи та інформаційні технології в будівництві
Спеціальність: Гідротехнічне будівництво, водна інженерія та водні технології
Код дисципліни: 6.194.00.O.014
Кількість кредитів: 6.00
Кафедра: Опір матеріалів та будівельна механіка
Лектор: доц., канд. фіз.-мат. наук Стасюк Б. М.
Семестр: 2 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: здатність розв’язувати складні спеціалізовані задачі та вирішувати практичні питання у сфері будівництва та цивільної інженерії, що характеризуються комплексністю та невизначеністю умов, на основі застосування основних теорій та методів прикладних наук;
здатність до абстрактного мислення, аналізу та синтезу;
здатність використовувати інформаційні та комунікаційні технології;
здатність застосовувати комп’ютеризовані системи проектування та спеціалізоване прикладне програмне забезпечення для вирішення інженерних задач будівництва та цивільної інженерії.
Результати навчання: РН01. Застосовувати основні теорії, методи та принципи математичних, природничих, соціально-гуманітарних та економічних наук, сучасні моделі, методи та програмні засоби підтримки прийняття рішень для розв’язання складних задач будівництва та цивільної інженерії.
РН02. Брати участь у дослідженнях та розробках у сфері архітектури та будівництва.
РН03. Презентувати результати власної роботи та аргументувати свою позицію з професійних питань, фахівцям і нефахівцям, вільно спілкуючись державною та іноземною мовою.
РН06. Застосовувати сучасні інформаційні технології для розв’язання інженерних та управлінських задач будівництва та цивільної інженерії.
РН08. Раціонально застосовувати сучасні будівельні матеріали, вироби та конструкції на основі знань про їх технічні характеристики та технологію виготовлення.
ЗН1. Концептуальні наукові та практичні знання, критичне осмислення теорій, принципів, методів і понять у сфері професійної діяльності та/або навчання.
УМ1. Поглиблені когнітивні та практичні уміння/навички, майстерність та інноваційність на рівні, необхідному для розв’язання складних спеціалізованих задач і практичних проблем у сфері професійної діяльності або навчання.
КОМ1. Донесення до фахівців і нефахівців інформації, ідей, проблем, рішень, власного досвіду та аргументації.
КОМ2. Збір, інтерпретація та застосування даних.
АіВ3. Формування суджень, що враховують соціальні, наукові та етичні аспекти.
АіВ4. Організація та керівництво професійним роз-витком осіб та груп.
АіВ5. Здатність продовжу-вати навчання із значним ступенем автономії.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Вища математика.
Теоретична механіка.
Опір матеріалів (загальний курс)
Будівельна механіка
Теорія пружності
Короткий зміст навчальної програми: Курс «Числові методи та інформаційні технології в будівництві» належить до загальних курсів, що вивчається бакалаврами будівельних спеціальностей. Він ґрунтується на знаннях отриманих при вивченні дисциплін "Вища математика", "Фізика", "Теоретична механіка". Курс направлений на розвиток у студентів навиків застосування сучасних чисельних методів розрахунку складних інженерних конструкцій. Основна увага приділяється теорії і практичному застосуванню методу скінчених елементів. Ця дисципліна дає змогу познайомитися з основами розрахунку складних конструкцій та споруд, що знаходяться в умовах складного опору. Вона також дозволяє зробити оцінку точності результатів, одержаних методами опору матеріалів, теорії пружності та пластичності. Вивчення основ методу скінчених елементів розширює коло досліджуваних об'єктів (пластини, оболонки, масиви), що мають широке застосування в будівництві. Проста і ефективна реалізація на ЕОМ за допомогою інтегрованої системи ЕЕМАР. Ця система не вимагає знання мов програмування та складання спеціальних програм для вирішення задач на ЕОМ. У той же час її використання розвиває навички алгоритмічного мислення, прищеплює вмін-ня будувати і аналізувати алгоритми вирішення різних завдань. Комплекс має на меті до-помогти студентам освоїти алгоритми методу скінчених елементів, що застосовуються в проектно-конструкторської та організаційно-управлінської діяльності інженера-будівельника. Крім того, належне освоєння знань з чисельних методів вирішення завдань є необхідною умовою успішного виконання розрахунково проектувальних робіт при ви-вченні дисциплін, пов'язаних як з розрахунком і конструюванням несучих конструкцій будівельних споруд, так і з організацією, плануванням і управлінням будівельного виробництва.
Опис: Вступ в чисельні методи розв'язання задач. Основні поняття і правила наближених обчислень. Вплив похибок при реалізації чисельних методів.
Фізична величина та засоби її вимірювання. Значення фізичної величини. Похибки фізичних величин. Систематичні похибки. Випадкові похибки. Обчислення похибок під час прямих вимірювань.
Похибка округлення у ході розрахунків на комп'ютері з плаваючою крапкою. Обчислення абсолютних і відносних похибок при непрямих вимірюваннях. Правила округлення в наближених обчисленнях. Обернена задача теорії похибок.
Поняття про внутрішні сили та напруження.
Поняття про деформації. Лінійні та кутові деформації.
Основні співвідношення теорії пружності.
Основні поняття методу скінчених елементів.
Загальна характеристика методів рішення систем лінійних алгебраїчних рівнянь.
Розв'язання систем лінійних рівнянь великої розмірності.
Побудова матриці жорсткості скінченого елемента з двома ступенями вільності. Побудова глобальної мастиці жорсткості системи одновимірних елементів. Матриця жорсткості елемента з чотирма ступенями вільності.
Стрижневий скінчений елемент. Побудова глобальної мастиці жорсткості двовимірної ферми.
Чисельне диференціювання.
Чисельні методи наближення функцій. Інтерполяція та екстраполяція. Апроксимація.
Чисельне інтегрування функцій однієї змінної
Методи та критерії оцінювання: Оцінка поточного контролю студента здійснюється за результатом успішного виконання та захисту лабораторних робіт та розрахунково-графічної роботи, для студентів-заочників – виконання контрольних робіт. Форма семестрового контролю – екзамен.
Критерії оцінювання результатів навчання: Виконання та успішний захист лабораторних робіт (20 балів)
Виконання графічно-розрахункової роботи (20 балів)
Екзамен (60 балів )
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100-88 балів - атестований з оцінкою «відмінно» - Високий рівень: здобувач освіти демонструє поглиблене володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, системні знання, вміння і навички їх практичного застосування. Освоєні знання, вміння і навички забезпечують можливість самостійного формулювання цілей та організації навчальної діяльності, пошуку та знаходження рішень у нестандартних, нетипових навчальних і професійних ситуаціях. Здобувач освіти демонструє здатність робити узагальнення на основі критичного аналізу фактичного матеріалу, ідей, теорій і концепцій, формулювати на їх основі висновки. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку, самостійної науково-дослідної діяльності, що реалізується за підтримки та під керівництвом викладача. 87-71 балів - атестований з оцінкою «добре» - Достатній рівень: передбачає володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на підвищеному рівні, усвідомлене використання знань, умінь і навичок з метою розкриття суті питання. Володіння частково-структурованим комплексом знань забезпечує можливість їх застосування у знайомих ситуаціях освітнього та професійного характеру. Усвідомлюючи специфіку задач та навчальних ситуацій, здобувач освіти демонструє здатність здійснювати пошук та вибір їх розв’язання за поданим зразком, аргументувати застосування певного способу розв’язання задачі. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку. 70-50 балів - атестований з оцінкою «задовільно» - Задовільний рівень: окреслює володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на середньому рівні, часткове усвідомлення навчальних і професійних задач, завдань і ситуацій, знання про способи розв’язання типових задач і завдань. Здобувач освіти демонструє середній рівень умінь і навичок застосування знань на практиці, а розв’язання задач потребує допомоги, опори на зразок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативність та евристичність, домінування мотивів обов’язку, неусвідомлене застосування можливостей для саморозвитку. 49-00 балів - атестований з оцінкою «незадовільно» - Незадовільний рівень: свідчить про елементарне володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, загальне уявлення про зміст навчального матеріалу, часткове використання знань, умінь і навичок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативно-прагматичний інтерес.
Рекомендована література: 1. Андруник В.А.. Висоцька В.А.. Пасічник В.В.. Чирун Л.Б.. Чирун Л.В. Чисельні методи в комп'ютерних науках. Л.: Новий світ. 2017. - 471 с.
2. Данилович В. Кутні М. Чисельні методи. - Л.: Катьварія. 1998. - 222 с.
3. Данилович В. Чисельні методи в задачах і вправах: Навч. посібн. — Київ: ІСДО. 1995. - 248 с.
4. Коссак О. Тумашова О. Коссак О. Методи наближених обчислень: Навч. посібн. -Л.: БаК. 2003.-168 с.
5. Фельдман Л. П., Петренко А. І., Дмитрієва О. А. Чисельні методи в інформатиці. - К.: Ви-давнича група ВНУ. 2006. - 480 с.
6. Рудаков К.Н. FEMAP 10.2.0. Геометрическое и конечно-элементное моделирование конструкций. - К.: КПИ, 2011. -317 с.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).