Система автоматизованого проектування та розрахунку
Вхід /
Реєстрація
   

Зміни та доповнення в ПК ЛІРА 10.12 R2.2

Зміни та доповнення в ПК ЛІРА 10.12 R2.1

Зміни та доповнення в ПК ЛІРА 10.12 R2.0

Розрахунково-графічне середовище

Додано еквівалентні стержні й оболонки, за допомогою яких стало можливим армування об’ємних тіл

При формуванні розрахункової схеми будівлі або споруди окремі конструкції можуть бути змодельовані як стержневими, так і пластинчастими або об’ємними скінченними елементами. Кожний з цих типів елементів має свої переваги і недоліки. Іноді конструкцію складної форми неможливо обчислити стержнями або пластинами, і коректний розрахунок можна виконати тільки об’ємними елементами. З іншої сторони, на відміну від стержнів і пластин, для об’ємних елементів відсутній підбір і перевірка конструювання за нормативними документама. Для стержня може бути обчислена точкова та розподілена арматура, а для пластини тільки розподілена. Враховуючи переваги і недоліки моделювання схеми різними типами елементів, в ПК ЛІРА 10.12 додано еквівалентні елементи, що дозволяють з пластин та об’ємників збирати зусилля на еквівалентні елементи більш низького порядку з метою підбору і перевірки конструювання за вибраними нормами.

Концепція еквівалентних елементів грунтується на тому, щоб сумарні зусилля в центрі еквівалентного елементу відповідали сумі вузлових сил і моментів в елементі, з яких ми збираємо зусилля. Під вузловими силами і моментами тут маються на увазі навантаження, що призводять до виникнення напружень в елементі. Для окремого стержневого еквівалентного елементу до збору зусиль підпадають ті вузли, які разміщені між нормальними площинами, що проходять через два вузли еквівалентного елементу. Для пластин збираються ті вузлові навантаження, які лежать на нормалях до еквівалентної пластини, що проходять через вузли еквівалентного елементу. Цей факт для пластин треба враховувати, щоб не втратити навантаження у вузлах, котрі не проектуються у вузли еквівалентної пластини.

Створення в програмі еквівалентних елементів виконується або за допомогою автогенерації, або шляхом побудови їх вручну, як звичайних елементів, зі зміною типу елементу на відповідний.

Щоб автоматично згенерувати елементи еквівалентної пластини, треба вибрати об’ємні елементи, з яких необхідно зібрати зусилля, а також вибрати вузли, котрі будуть належати еквівалентній оболонці. Далі, знаходячись в режимі «Еквівалентні елементи», обираємо «Додати пластинчасті елементи» і «Додати еквівалентний елемент». На малюнку нижче дана процедура виконується для плити ребристого перекриття.

Щоб автоматично згенерувати еквівалентний стержень, потрібно вибрати пластинчасті або об’ємні елементи, з яких необхідно зібрати зусилля, а також виділити два вузли, котрі будуть початком і кінцем еквівалентного стержня. Далі, знаходячись в режимі «Еквівалентні елементи», обираємо «Додати стержневий елемент» і «Додати еквівалентний елемент».

Для створення еквівалентного елементу в ручному режимі необхідно задати стержень – для еквівалентного елементу стержня, пластину – для еквівалентного елементу пластини, а після цього призначити відповідний тип (610 для еквівалентного стержня і 642, 644 – для еквівалентної пластини). Далі виділити еквівалентні елементі і звичайні елементи, з яких будуть зібрані зусилля, і, перебуваючи в режимі еквівалентних елементів, натиснути кнопку «Змінити список елементів» / «Поповнити список елементів» в залежності від того, що треба зробити.

На малюнку наведено приклад ребристого перекриття, побудованого об’ємними елементами, котрий можна розглядати, як стержневі елементи (таври) і оболочечні частини (плити). Еквівалентні елементи в МСЕ-розрахунку не приймають участі. Після МСЕ-розрахунку зусилля з основної розрахункової схеми збираються на задані еквівалентні стержні і оболонки, для яких вже можливо виконати відповідні конструювальні розрахунки (підбір і перевірку залізобетонних, сталезалізобетоних, металевих і дерев’яних конструкцій).

В якості показового прикладу нижче наведено два варіанти моделювання примикання колони до фундаментної плити. В одному варіанті (справа) колона жорстко з’вязана з фундаментною плитою через АТТ по місцю контакту, а в другому (зліва) місце контакту змодельоване об’ємними елементами, що більш точно відображає напружено-деформований стан моделі і дає згладжений результат. Зусилля з об’ємних елементів збираються в еквівалентний стержневий елемент.

При використанні АТТ спостерігаються піки зусиль, із-за яких при розрахунку армування отримуємо піки значень армування.

Нижче наведено порівняння отриманих значень поперечної арматури.

Результати в місцях концентрації значно відрізняються як по зусиллях, так і по обчисленому по цих зусиллях армуванню. При цьому, не створюючи нової моделі з використанням еквівалентного елементу в точці стикування колони з фундаментною плитою, можна підбирати армування з урахуванням продавлювання.

При використанні зв’язки елементів більш високого порядку і еквівалентних елементів виходять більш адекватні зусилля в місцях концентрації та, відповідно, більш точні результати конструювального розрахунку.

Реалізоване виведення графічної інформації за результатами нелінійного розрахунку для поперечних перерізів фізично нелінійних стержнівержнів в ПК ЛИРА реалізовано вже давно. У версії ПК ЛІРА 10.12 реалізовано виведення графічної інформації по поперечних перерізах стержнів для аналізу результатів. Як і раніше, для нелінійного розрахунку необхідно задати дроблення перерізу стержня на комірки, по яких виконується розрахунок.

У версії ПК ЛІРА 10.12 в режимі руйнування при кліку мишею на стержні з’являється результат розрахунку по кожній комірці.

Оскільки нелінійний розрахунок стержня відбувається тільки за нормальними напруженнями, для перегляду доступні напруження і деформація. Якщо розраховується залізобетонний переріз, для перегляду також є доступними напруження і деформації в арматурі.

Доповнено графічну інформацію, що виводиться за результатами нелінійного розрахунку для перерізів фізично нелінійних пластин

Під час нелінійного розрахунку товщина пластини розбивається на 21 шар по висоті.

Для перегляду результатів розрахунку по кожному шару необхідно зайти в режим руйнування та клікнути на пластині. Можна переглянути напруження і деформації по осях вирівнювання, головні напруження і деформації. Якщо значення деформації по верхньому та нижньому шарах мають різні знаки, то відображається також положення нейтральної осі по кожному напрямку.

Якщо розраховується армований залізобетон, то перегляд напружень і деформації є доступним також і для армуючого матеріалу.

Для лінійних стержневих СЕ (в тому числі й зі змінним по довжині перерізом) реалізоване виведення нормальних, дотичних, главних та еквівалентних напружень

У версії ПК ЛІРА 10.12 в режимі «Головні та еквівалентні напруження» для лінійних стержневих елементів (в тому числі й зі змінним по довжині перерізом) по встановленому прапорцю «Напруження в перерізі елементу» додано можливість виведення більш детальної інформації про вказаний елемент:

* нормальні і дотичні напруження і деформації,

* головні напруження,

* еквівалентні напруження.

Як доповнення, існує також можливість задати зусилля, вибравши в розкривному списку «Номер перерізу» елемент «Задати зусилля».

Для лінійних оболонкових СЕ (в тому числі й багатошарових) реалізоване виведення нормальних, дотичних, головних та еквівалентних напружень

У версії ПК ЛІРА 10.12 в режимі «Головні та еквівалентні напруження» для лінійної пластини (в тому числі й багатошарової) по встановленому прапорцю «Напруження в перерізі елементу» додано можливість виведення більш детальної інформації про вказаний елемент:

* доступні напруження і деформації за напрямками,

* головні напруження і деформації,

* еквівалентні напруження.

Як доповнення, існує також можливість встановити прапорець «Задати зусилля» і задати зусилля в пластині вручну.

В режимі "Зображення з екрану" реалізовані користувацькі шаблони для автоматичного формування динамічних зображень

Програмний комплекс ЛІРА 10.12 надає користувачам можливість створювати шаблони з автогенерацією зображень для аналізу й документування результатів розрахунку. В шаблон зберігаються дані про номер завантаження і тип результатів.

Для створення шаблонів використовується режим «Зображення з екрану». В розкривному списку з варіантами збереження треба вибрати «Динамічне зображення» і скопіювати зображення з екрану з потрібними даними. Натиснути праву кнопу миші на отриманому зображенні або на декількох виділених зображеннях і вибрати «Додати в шаблони». В результаті дані зображенння будуть збережені в списку «Шаблони загальні» в нижній області вікна, де їх можна переміщувати, перейменовувати та використовувати як шаблони для іншого виду даної схеми або ішної задачі. Також в цьому списку можна створювати папки і застосовувати всі шаблони, які знаходяться в ній, одним натисканням.

Приклади використання

Шаблон 1 «Переміщення по UX _ ЛСК [1... Статичне завантаження]»

Отримане зображення з шаблону 1 для Вигляду 1

Шаблон 2 «Зусилля Mx [1... Статичне завантаження]»

Отримане зображення з шаблону 2 для Вигляду 2

Реалізовані РСЗ за Єврокодами (зі збереженням та візуалізацією коефіцієнтів, з якими завантаження входять до РСЗ)

В розрахунковій практиці використовуються два схожих, але принципово різних способи рішення однієї й тієї ж задачі – обчислення найбільш небезпечних поєднань завантажень: розрахункові сполучення зусиль (РСЗ) і розрахункові сполучення навантажень (РСН). На відміну від РСН, де отримуюють показники НДС розрахункової схеми, на яку одночасно діють декілька завантажень, РСЗ займається пошуком невигідної комбінації для кожного елемента, що перевіряється, або кожного перерізу стержневого елементу. Для n-завантажень, без накладених логічних в’язей, будемо мати (2n-1) комбінацій завантажень. При реальних значеннях параметру n кількість можливих комбінацій стає настільки більшою, що рішення задачі прямим перебиранням варіантів виявляється нереальним.

Обчислення РСН є широко поширеним в країнах Європи і Америки. При реализації в ПК ЛІРА 10.12 нормативних документів EN 1990:2002, СП РК EN 1990:2002+A1:2005/2011 і ДСТУ-Н Б В.1.2-13:2008 (далі Єврокод 0) виникло питання, що реалізовувати першим. Вибір зупинили на РСУ, оскільки в загальному випадку НДС критерієм визначення небезпечної комбінації служить екстремум пружного потенціалу в будь-якій точці тіла при дії на нього зусиль від багатьох завантажень. У такій постановці легко враховуються особливості напруженого стану скінченних елементів різного типу. Це дозволяє значно скоротити кількість комбінацій, що розглядаються, не втративши найбільш небезпечні з них. Для стержневих елементів задача вибору комбінацій зводиться до знаходження екстремальних значень нормальних і дотичних напружень, обчисленних в характерних точках перерізу. Тому і критеріями тут є екстремальні напруження в цих точках перерізу.

Згідно з Єврокодом 0, розглядаються наступні граничні стани:

– критичні (комбінації впливів, вказані у виразах (6.10) – (6.12b), слід використовувати при розрахунках за 1-м граничним станом);

– за експлуатаційною придатністю (комбинації впливів, вказані у виразах (6.14b) – (6.16b), слід використовувати при розрахунках за 2-м граничним станом).

У версії ПК ЛІРА 10.12 при виборі нормативних документів для РСЗ/РСН додано EN 1990:2002.

При натисканні на кнопку «Коефіцієнти змінних впливів за EN 1990:2002 з’являється діалогове вікно для коригування/задання коефіцієнтів ψ для будівель, вибору між формулами (6.10) або (6.10а) і (6.10b) для групи В (для груп А і С завжди використовується формула (6.10)), використання для аварійних розрахункових ситуацій ψ1,1 або ψ2,1, а також вибору таблиць для основних комбінацій (постійних або перехідних розрахункових ситуацій).

Вибір таблиць реалізовано у вигляді прапорців, щоб була можливість виконувати проектування елементів конструкцій, для яких необхідно приймати до уваги геотехнічні впливи і взаємодію з ґрунтом (необхідно використовувати один з трьох підходів, описаних у Єврокоді 0).

При виборі норм EN 1990:2002 для РСЗ/РСН в завантаженнях задаються:

для постійних – вид взаємодії, коефіцієнти до нормативних і розрахункових для граничних станів за несучою здатністю для постійних і перехідних розрахункових ситуацій;

для попереднього натягу – вид взаємодії, коефіцієнти до нормативних і розрахункових для граничних станів за несучою здатністю для постійних і перехідних розрахункових ситуацій;

для тимчасових – вид взаємодії, коефіцієнти до нормативних і розрахункових для граничних станів за несучою здатністю для постійних і перехідних розрахункових ситуацій, коефіцієнти ψ для будівель;

аварійних – вид взаємодії, коефіцієнт до нормативних;

сейсмічних – вид взаємодії, коефіцієнт до нормативних;

Після виконання розрахунку таблиця результатів обчислення розрахункових сполучень виглядає наступним чином.

В таблиці надано посилання на формули, за якими були виконані обчислення, номери таблиць із додатку А, Єврокоду 0, з яких було взято коефіцієнти, та коефіцієнти, з якими завантаження увійшли до сполучення.

Додано підсумовування форм для кратних частот

Бувають випадки, коли конструкція має форми коливань з дуже близькою частотою. Це обов’язково відбудеться, якщо модель має близьке розподілення маси і жорсткості за різними горизонтальними напрямками або якщо дві однакові конструкції в моделі не мають між собою ніякого зв’язку. Крім цього, може бути і багато інших факторів, із-за яких будівля має ряд близьких частот коливань.

З одного боку, сумарний вплив від двох окремих форм підсумовується по якомусь правилу – найчастише це квадратний корінь з суми квадратів або повна квадратична комбінація. Однак, з іншого боку, дві близькі форми можуть в реальності діяти як одна, і ці правила можуть зіпсувати більш реалістичну поведінку конструкції. Незважаючи на те, що за результатами звичайного модального аналізу ми отримуємо різні форми з близькою частотою, ці форми можна в постпроцесорі об'єднати в одну, і потім для неї отримувати інерційні сили, зусилля і переміщення при вирішенні динамічних задач. Починаючи з версії ПК ЛІРА 10.12, з'явилася можливість виконувати цю процедуру автоматично. Для цього в параметрах динамічного завантаження, що вирішуєьтся модальным способом (сейсміка, пульсація вітру, імпульсний вплив, ударний вплив), треба активізувати прапорець «Підсумовувати форми з кратними частотами».

Додатково, в параметрах розрахунку можна виставити відсоток відхилення значень частот при підсумовуванні форм, коли частоти вважаються кратними.

У результатах розрахунку ми вже зможемо аналізувати результати по одній формі, тому що набори форм з близькими частотами будуть підсумовані. На малюнку нижче наведений приклад списку двох завантажень в результаті розрахунку. У першому завантаженні було використано підсумовування кратних частот, де 1-4, 5-8, 9-12 форми були cкладені відповідно у форми 1, 2, 3. У другому завантаженні наведено список за формами без урахування підсумовування кратних частот.

Реалізовано можливість виконувати розрахунок на неузгоджених сітках

Регулярно виникає така ситуація, коли деякі частини моделі повинні бути зв’язані між собою, але їх елементи в точках контакту не мають спільних вузлів. Раніше доводилось переразбивати і сшивати сітку окремих областей або зв’язувати пари вузлів через об'єднання переміщень або АТТ, що призводило до дуже помітного зниження точності МСЕ-розрахунку або це займало багато часу, щоб забезпечити задовільну нев'язку.

Починаючи з версії ПК ЛІРА 10.12, з’явилась альтернативна можливість зв’язати частини моделі, використовуючи узгодження сіток. Іншими словами, вузол однієї сітки зв’язується з елементом іншої сітки. Між собою можуть бути зв’язані всі види елементів, як лінійні, так і нелінійні. Формально в ПК ЛИРА 10.12 зв’язаними можуть бути навіть cітки, котрі не мають областей перетинання. Точніть рішення при цьому практично співпадає з випадком, коли вузли сітки масиву елементів ідеально співпадають.

Принцип узгодження базується на настуних положеннях:

1) З вибраного користувачем масиву вузлів та елементів шукаються пари вузол-елемент, котрі розташовані між собою найближче.

2) Знаючи пару вузол-елемент, на елементі шукається точка (фіктивний вузол елементу), яка найближче за все розташована до вузла. Між цією точкою та вузлом накладається об'єднання переміщень за вибраними користувачем ступенями свободи. При МСЕ-розрахунку результати в даній точці аппроксимируются з результатами вузлів елемента.

Для того щоб узгодити сітки, слід задати вузол і елемент, до якого вузол прив’язується. Якщо вузли точно потрапляють в елементи, то в програмі можна автоматично згенерувати зв'язок масивів вузлів/елементів. Також задаються ступені свободи, за якими йде узгодження: 3 лінійних напрямки, 3 кутових, депланація, температура, фільтрація. За невибраними напрямками переміщень пара вузол-елемент буде працювати, як ідеальний шарнір.

При призначенні узгодження - зв'язки візуалізуються. Зв'язаними за обраними ступенями свободи можуть бути навіть сітки, які не мають точок перетину. Нижче на малюнку наведено приклади.

Нижче на малюнку показано порівняння двох деталей: зліва – сітка з об’ємниками, повністю зв'язана регулярна, справа – деталь зв'язана з двох окремих масивів об’ємних регулярних сіток. За результатами видно, що в зоні зв'язку нема яскравих піків концентрацій напружень, що говорить про хорошу точність узгодження при розумному використанні даного методу.

На іншому прикладі порівнюємо дві моделі Т-образного поєднання за переміщеннями від прикладеного рівномірно тиску на стінку: в одній сітка є регулярною, в другій зв'язка складається з двох окремих пластин з кардинально різною сіткою і використано узгодження сіток. За переміщеннями видно, що результати дуже близькі, що також говорить про задовільність використання функції узгодження.

Додані ексцентриситети мас для модального аналізу і ДИНАМІКИ+

Ряд нормативних документів при розрахунку на динамічні впливи рекомендує враховувати ефекти випадкового кручення будівлі, зумовленого невизначенністю розподілення мас в конструкції, що реально експлуатується.

В ПК ЛИРА 10.12 мається можливість враховувати дані ефекти при розрахунку динамічних задач, що вирішуються модальним способом (сейсміка, пульсація вітру, гармонічний вплив, імпульсний вплив, ударна дію) і прямим інтегруванням в Динаміці+. Для кожного вибраного користувачем набору елементів (поверхів) можуть бути призначені свої унікальні ексцентриситети мас по кожному горизонтальному напрямку. Також випадкові ексцентриситети мас можуть бути призначені до всієї моделі в цілому.

В ПК ЛИРА 10.12, щоб призначити випадкові ексцентриситети мас вибраним поверхам, ці групи поверхів необхідно створити на вкладці «Групи елементів». Групи елементів для кожного поверху можна створювати вручну, а також є можливість автоматичної генерації за виділеними елементами із введенням мінімальної висоти між перекриттями.

Щоб призначити випадкові ексцентриситети, треба зайти в динамічне завантаження і встановити прапорець «Врахування ексцентриситетів мас». Далі значення ексцентриситетів для горизонтальних напрямків X, Y по вибраним поверхам або для всієї моделі в цілому можна записати, натиснувши кнопку «Редагувати…».

Після вирішення динамічної задачі для кожного вибраного користувачем динамічного завантаження на вкладці «Аналіз навантажень» можна подивитися результати по створеним групам поверхів (маси, центри жорсткості, центри мас).

На малюнку нижче зліва наведено порівняльний приклад результатів переміщень окремої будівлі з урахуванням випадкових ексцентриситетів мас, а праворуч – без урахування. Як можна побачити, для форми з максимальним внеском модальної маси став явно помітним ефект кручення.

Також помітно деяку відмінність в результатах модального аналізу. Нижче наведено порівняльну таблицю для розглянутої будівлі.

Реалізовані перерізи пластин з різними видами ребер та хвиль

З метою підвищення жорсткості конструкції, зменшення її маси або з ергономічних міркувань, в будівництві прийнято використовувати пустотні плити, плити, укріплені ребрами, елементы хвилястого профілю і т.п. Такі елементы не можна назвати оболонкою, але якщо їх профіль має якусь періодичність, то масові і жорсткісні характеристики таких елементів з певною точністю можна усереднювати і сприймати їх в розрахунку як пластини.

У версії ПК ЛІРА 10.10 для такого роду задач з'явилася можливість використовувати коефіцієнти редукування жорсткості, коли жорсткості деякого періодичного профілю можна було порахувати вручну і привести жорсткість пластини до цих значень. Починаючи з версії ПК ЛІРА 10.12, з'явилася можливість використання найпоширенішого ряду готових наборів перерізів періодичного профілю з автоматичним розрахунком приведених жорсткостей. На даний момент можна використовувати плиту таврову з ребрами в одному і двох напрямках, плиту хрестову з ребрами в одному и двох напрямках, плиту коробчасту з ребрами в одному і двох напрямках, пустотну плиту с круглими порожнечами, балочну клітину, хвилястий профнастил, трапецієвидний профнастил, перекриття по металевому профнастилу.

Для того щоб використовувати такі види перерізів, слід зайти в редактор перерізів і на вкладці «Пластини» вибрати відповідний вид профілю, призначивши йому потрібні розміри. Можна також переглянути усереднену мембранну, згинальну і зсувну матрицю жорсткості приведеної оболонки, що буде застосовуватися в СЕ-розрахунку.

Розрахунок армування для пластин періодичного профілю безпосередньо не реалізований, але подібний аналіз можна проводити з використанням еквівалентних стержнів, збираючи зусилия з вибраних пластин спеціального перерізу і обчислюючи арматуру для них.

Додано лавиноподібний вибір для стержнів/пластин/солідів

Лавиноподібний вибір реалізовано для того, щоб вибирати вузли та елементи зв’язаної поверхні за критерієм кута між сусідніми гранями (для пластин і об’ємних елементів) або стержнями (для стержнів). Приблизний алгоритм цього вибору наведено на малюнку нижче. Спочатку ми вибираємо один елемент. На першій ітерації програма шукає всі елементи, які мають загальний вузол (для стержнів) або загальну кромку (для пластин і об’ємників). Якщо кут між вибраним елементом і його «сусідами» меньше заданого, то сусідній елемент потрапляє в виділений масив. На другій ітерації ми вже перевіряємо по цій умові елементи, які були додані в виділені під час минулої ітерації, і т.д. Якщо на якійсь ітерації в виділений масив не було додано жодного елемента, то виконання алгоритму припиняється.

За таким принципом істотно прискорюється робота з виділенням масивів елементів. Так, наприклад, за один клік можна виділити фундаментну плиту, звернувшись лишь до одного ії елементу. Можливість задавати максимальнмй кут сполучення дозволяє виділяти поверхні складної форми. Яскравим прикладом може бути вибір патрубка трубчастого сполучного вузла.

Для об’ємних елементів вибираються елементи, що належать поверхні. При цьому вибираються тільки ті вузли, які лежать на цій поверхні, а не всі вузли, котрі належать виділеним елементам. Такє виділення, наприклад, може бути корисним для призначення навантажень на грань об’ємного елементу, для генерації еквівалентних оболонок і т.п.

На вкладці «Лавиноподібний вибір» можна вибрати елемент за індексом (для об’ємного елементу треба вказати номер грані) і натиснути кнопку «Вибрати» або ж просто клікнути мишею на потрібному елементі на самій моделі. Для лавиноподібного вибору стержнів і пластин може бути задана заборона розгалуження – якщо більше ніж три елементи мають загальний вузол (для стержнів) або грань (для пластин), то такі елементи не будуть вважатися «сусідніми». Кут сполучення – це кут, на який один елемент відхиляється від площини сусіднього елемента. Існує прапорець, при встановленні якого ми можемо вибирати вузли на поверхні. Якщо встановлено прапорець «Відмічати зовнішню кромку», то будуть виділені всі пластини в обраному масиві, які мають кромку, що не належить іншим елементам. Якщо при цьому встановлено прапорець «Відмічати вузли», то по вільних кромках також будуть виділені вузли.

Реалізовано пластинчастий СЕ нелінійної пружної в'язі (СЕ290)

Пластина непружної в’язі дозволяє моделювати нелінійну поведінку стиків. Можна задати лінійну та нелінійну поведінку стику за трьома поздовжніми і трьома обертальними напрямками. Довжина елементу вздовж осі ортотропії Y вважається рівною одному метру. Пластина може бути використана у всіх видах статичного і динамічного аналізу з нелінійністю.

Елементи діалогового вікна

Діалогове вікно задання жорсткості відображене на мал. 2.

Область 1

Ім’я та опис

* Ім’я — поле, що вміщує ім'я перерізу, за замовчуванням задається програмно. Ім'я відображається в таблиці перерізів і слугує для ідентифікації перерізу. Передбачена можливість за необхідності задати ім'я самостійно, для цього необхідно зняти відповідний прапорець і вписати нове ім'я.

* Опис — поле, що містить опис перерізу, котрий буде відображатися у таблиці жорсткостей елементів, слугує для полегшення ідентифікації. Не є обов'язковим.

Область 2

Погонна жорсткість в’язі на розтяг-стиск вздовж глобальних осей.

Якщо прапорці «Rx пружно», «Ry пружно» і «Rz пружно» встановлені, то треба ввести значення в поля введення, розташовані під ними.

Якщо ж дані прапорці скинуті, задайте потрібні параметри графіку "реакція-деформація" в таблицах нижче.

Область 3

Погонна жорсткість в’язі на поворот навколо глобальних осей.

Якщо прапорці «Rux пружно», «Ruy пружно» і «Ruz пружно» встановлені, то треба ввести значення в поля введення, розташовані під ними.

Якщо ж дані прапорці скинуті, задайте потрібні параметри графіку "реакція-деформація" в таблицах нижче.

Новий режим «Користувацькі результати»

В процесі аналізу й документування результатів розрахунку нестандартного об’єкту може виникнути необхідність відобразити й задокументувати ізополя або епюри розрахункових даних, котрі ще не реалізовані в програмі, але які не складно отримати шляхом обчислення, спираючись на вже реалізовані дані. Саме для таких випадків в ПК ЛІРА 10.12 реалізований режим «Користувацькі результати».

Режим складається з 3 логічних частин:

Блок задання й редагування скриптів.

Для задання скрипту треба вибрати, с якими об’єктами він буде працювати (вузли, стержні, пластини, об’ємні або спеціальні СЕ), вказати налаштування одиниць вимірювання, що будуть використовуватися при обчисленнях, а також задати сам скрипт (у вікні для редагування тексту) з використанням мови програмування C#.

Скрипт може використовувати стандартні математичні методи, а також додаткові методи, що дозволяють застосовувати в обчисленнях властивості вузлів або елементів і результати розрахунків, доступні в ПК ЛІРА. Склад додаткових методів залежить від того, з якими об’єктами буде працювати скрипт.

* Для вузлів доступні:

  o номер вузла;

  o координати;

  o значення переміщень від завантаження або РСН;

  o значення реакцій у в'язях від завантаження або РСН;

  o значення інерційних сил для динамічних завантажень;

  o значення температури для задач системи Теплопровідність.

* Для стержнів доступні:

  o номер елемента;

  o координати центру ваги елемента;

  o номери призначених перерізу й матеріалу;

  o фізичні властивості матеріалу;

  o геометричні характеристики перерізу;

  o значення зусиль від завантаження або РСН;

  o значення температури й щільності температурного потоку для задач системи Теплопровідність.

* Для пластин доступні:

  o номер елемента, кількість вузлів в елементі;

  o координати центру ваги елемента;

  o номери призначених перерізу й матеріалу;

  o фізичні властивості матеріалу;

  o товщина перерізу;

  o значення зусиль від завантаження або РСН;

  o значення головних напружень і деформацій (у верхньому, середньому та нижньому шарах) від завантаження або РСН;

  o значення температури і щільності температурного потоку для задач системи Теплопровідність.

* Для об’ємних елементів доступні:

  o номер елемента, кількість вузлів в елементі;

  o координати центру ваги елемента;

  o номери призначених перерізу й матеріалу;

  o фізичні властивості матеріалу;

  o значення зусиль від завантаження або РСН;

  o значення головних напружень і деформацій від завантаження або РСН;

  o значення температури й щільності температурного потоку для задач системи Теплопровідність.

* Для спеціальних скінченних елементів доступні:

  o номер елемента, кількість вузлів в елементі;

  o координати центру ваги елемента;

  o номери призначених перерізу й матеріалу;

  o значення реакцій від завантаження або РСН;

Блок візуалізації графіків с перебором кроків або моментів часу.

Для осей абсцис і ординат окремо задаються номери вузла або елемента та скрипт для обчислення відповідної координати графику. Графік виходить в результаті перебору кроків нелінійного завантаження або моментів часу для задач системт Динаміка+.

Блок візуализації графіків по вузлах та елементах

При побудові графика по осі ординат відкладаються значення, отримані в результаті роботи заданого скрипта для заданого набору вузлів або елементів, а по осі абсцис відкладаються задані координати вузлів або елементів у відповідності із заданим сортуванням.

Для фізічно нелінійного розрахунку додано можливість використовувати перерізи зі сталевого прокату

У попередніх версіях ПК ЛІРА 10 можливість безпосередньо виконувати нелінійні розрахунки стержневих елементів з перерізами із металопрокату була відсутня. Можна було тільки замінити переріз металопрокату відповідним параметричним перерізом з приблизними параметрами і виконати розрахунок.

У версії ПК ЛІРА 10.12 з’явилась можливість проводити нелінійні розрахунки для стержневих елементів з металевими перерізами без перетворення в параметричні, що дозволяє значно скоротити час на підготовку розрахункової моделі.

Перерізи з металопрокату можуть призначатися наступним фізичним нелінійним стержневим скінченним елементам: 204, 210, 410, 504, 510.

Для розрахунку можуть використовуватися 11, 13 і 14 закони нелінійного матеріалу.

Перед розрахунком здійснюється автоматична тріангуляція металевого перерізу. При цьому для отриманої сітки елементів перерізу виконується гіпотеза плоских перерізів. Матриця жорсткості фізічно нелінійного скінченного елементу формується на основі змінних інтегральних жорсткостей, що обчислюються в точках інтегрування скінченного елементу на кожному кроці рішення.

Після розрахунку, крім переміщень і зусиль, доступні покрокові напруження в кожному елементі перерізу.

Додано нові фізично нелінійні елементи інтерфейсу (контакту) (СЕ 268 і СЕ 269). Виконано автогенерацію цих елементів в режимі "Додати елемент"

Сучасні нормативні документи, що регламентують розрахунок будівель і споруд сумісно з ґрунтовою основою, найчастіше вимагають забеспечити врахування того, що деформації основи й конструкцій на їхньому контакті можуть бути несумісними. В розрахунках необхідно враховувати можливість відлипання або зсуву на контакті "конструкція - ґрунт".

Для моделювання роботи ґрунту в областях контакту з огороджуючими конструкціями в ПК ЛІРА 10.12 реалізовані спеціальні СЕ інтерфейсу (контакту) (268, 269). Для рішення плоских задач реалізовано прямокутний СЕ контакту (268), а для рішення просторових задач — просторові трикутні та чотирьохкутні призми (269).

Для опису параметрів деформування інтерфейсних елементів, крім параметрів, що описують роботу елементу ґрунту, що примикає, задається віртуальна товщина інтерфейсу (вздовж осі Z1) – Hf, а також прочність інтерфейсу Riner (в діапазоні 0 - 1).

На малюнку показано, як, використовуючи інтерфейсні елементі (сірі), можна з’єднувати між собою і елементи ґрунту (коричневі), і конструкції (сині). При використанні трьохвузлових/чотирьохвузлових елементів ґрунту відповдні інтерфейсні елементи визначаються двома парами вузлів, в той час як шестивузловим/восьмивузловим елементам ґрунту відповідають інтерфейсні елементи, що визначаються трьома парами вузлів. На малюнку інтерфейсні елементи показані як такі, що мають певну (реальну) товщину, однак ця товщина не впливає на роботу самих інтерфейсних елементів (враховується значення Hf) і може бути дуже малою. При цьому місцева вісь X1 (зелена) повинна бути розташована паралельно ребру елемента конструкції, що примикає.

При реалізації було використано теорію, викладену в посібнику: адєєв А. Б. «Метод скінченних елементів в геомеханіці.» – М.: Нєдра, 1987р. стор.168 – 174..

Реалізоване табличне редагування параметрів моделі

В програмному комплексі ЛІРА 10.12 реалізоване табличне редагування наступних параметрів моделі:

* координати і закріплення вузлів;

* топологія та властивості скінченних елементів (СЕ);

* геометрія та властивості архітектурних елементів (АЕ);

* параметри пружної основи стержнів і пластин для СЕ і АЕ.

Режим «Табличне редагування» можна знайти в меню «Схема», або на панелі інструментів «Додати фрагмент», або на вкладці стрічки «Додати».

У вікні «Табличне редагування» можна створити нові вузли в розділі «Вузли: координати». Для цього треба ввести значення координат і напрямки в’язей або вставити табличні дані з інших джерел. При цьому нумерація нових вузлів виконується автоматично.

Для СЕ і АЕ доступним є тільки редагування вже існуючих елементів. Якщо прапорець «Редагувати задані» не встановлено, для внесення правок треба вказати номер елементу. Якщо прапорець встановлено, то з’явиться таблиця із вже заданими параметрами і вносити зміни слід безпосередньо в цю таблицю.

Після внесення змін в таблицю необхідно натиснути кнопку «Застосувати».

Для 7 типу СЕ реалізовано визначення складових моменту кручення (вільного та стисненого кручень)

Під час рішення задач з урахуванням депланації стержнів, для визначення напружень у всіх точках перерізу необхідно знати складові моменту чистого (вільного) кручення Mxt, яке іноді називається крутним моментом Сен-Венана, та моменту стисненого кручення (згинально-крутильного моменту) Mxw. Це компоненти, на які можна розкласти повний зовнішній момент кручення Mx = Mxt + Mxw. Момент стисненого кручення і момент чистого кручення в аналітичному вигляді можно знайти із залежностей:

Починаючи з версії ПК ЛІРА 10.12, з’явилась можливість отримувати епюри цих складових кручення Mxt і Mxw для стержнів з урахуванням депланації (тип СЕ 7). Відповідні епюри можна відобразити в результатах для стержнів.

На малюнку нижче наведено приклад порівняння розрахунку в програмі та аналітичного рішення консолі, яку було підвергнуто дії кручення зі згином. За умовами задачі довжина стержня L = 2 м, висота полиць швелера H = 12.5 см, ширина швелера B = 19 см, товщина перерізу 1 см. Модуль пружності материалу E = 2?1011 Па, коефіцієнт Пуассона 0.25. Навантаження Р = 1 кН, прикладене до кута швелера, створює крутний момент Mx= 95 Нм. Треба знайти складові моментів кручення Mxt і Mxw.

Аналітичне рішення аналогічної задачі наведено в джерелі [Біргер І. А., Мавлютов Р. Р. Опір матеріалів: Навчальний посібник. — М.: Наука. Гл. ред. фіз.-мат. літ., 1986. — 560 с., стор. 357-358].

Під час рішення задачі в ПК ЛИРА 10.12 стержень було розбито на 5 елементів, використано по 5 проміжних перерізів. Отримали наступні епюри складових моменту кручення:

Нижче наведено таблицю порівняння результатів, отриманих аналітично і в ПК ЛІРА 10.12 в 6 точках стержня, котрі практично співпадають. Що свідчить про коректність рішення даного класу задач з використанням ПК ЛІРА 10.12

Реалізовано розрахунок нестаціонарної задачі теплопровідності

Для моделювання складних і різноманітних процесів теплопереносу, конвективного теплообміну все більшої популярності набувають чисельні методи. Переваги чисельних методів полягають в тому, що вони дозволяють отримати потрібний результат з урахуванням реальних властивостей матеріалів і геометрії всіх тіл, що входять у розрахункову область. Одним з таких методів є метод кінцевих елементів, який використовується для вирішення диференціальних рівнянь з частковими похідними, що виникають при вирішенні завдань прикладної фізики.

В матричному вигляді нестаціонарне рівняння теплопровідності записується у вигляді

де [K] – додатно визначена симетрична матриця коефіцієнтів теплопровідності, або просто матриця теплопровідності, [C] – матриця теплоємності, {T} і {F} – вектори температури і правої частини відповідно.

В ПК ЛІРА 10 використовується неявна схема інтегрування

де Δτ – шкрок по часу (крок дискретизації), Ti, Ti+1 – вектора температур в поточний і наступний моменти часу, Fi – вектор правої частини в поточний момент часу.

При заданні вихідних даних реалізовано чотири типи нових задач:

1. Лінійна задача з нестаціонарною теплопровідністю і динамікою в часі

2. Лінійна монтажна задача з нестаціонарною теплопровідністю і динамікою в часі

3. Нелінійна задача з нестаціонарною теплопровідністю і динамікою в часі

4. Нелінійна задача з нестаціонарною теплопровідністю і динамікою в часі

Розширено навантаження у завантаженнях «Динаміки в часі» «Динамічне навантаження (вузлові сили)»:

Задана температура у вузлі з рівномірним кроком,

Задана температура у вузлі з довільним кроком,

Зосереджений тепловий потік з рівномірним кроком,

Зосереджений тепловий потік з довільним кроком,

Температура навколишнього середовища з рівномірним кроком,

Температура навколишнього середовища з довільним кроком,

та «Динамічне навантаження (права частина)»:

додані всі навантаження стаціонарної теплопровідності, за виключенням заданої температури у вузлі.

В результатах розрахунку для нестаціонарної теплопровідності можна переглянути зміну температури у вузлах і елементах, зміну теплового потоку по проекціях, як в обраний момент часу, так і у вигляді графіку на всьому часовому діапазоні.

При заданні архітектурних елементів додано «Динамічне введення»

В програмний комплекс ЛІРА 10.12 додана можливість динамічного введення для задання архітектурних елементів.

При наведенні курсору миші на вузол схеми з’являється вікно «Динамічне введення» з координатами X, Y, Z (мал. 1) та довжиною L (мал. 2), куди можна вписувати необходні значення для побудови елементу.

Щоб переключитися між введенням координат і введенням довжини, треба натиснути на клавіатурі PageUp/PageDown або стрілку вверх/вниз. А для переходу між координатами використовується клавіша Tab. Після задання параметрів треба підтвердити введення клавішею Enter.

Залізобетонні конструкції

Реалізовано розрахунок сталезалізобетонних перерізів із жорсткою арматурою без і з зовнішньою трубою

Реалізовано розрахунок круглих та прямокутних с/з/б перерізів. Габарити с/з/б перерізу визначаються параметрично або за заданим зовнішнім профілем. В якості зовнішнього профілю с/з/б перерізу використовується кругла або прямокутна труба.

Для перерізів без зовнішнього сталевого профілю реалізовані перевірки на тріщиностійкість.

Реалізовані типи с/з/б перерізів з жорсткою арматурою:

Всі типи доступні для задання як із зовнішнім сталевим профілем, так і без нього.

Додано можливість задання різних арматурних включень для конструкційного розрахунку перерізів стержнів і пластин

З'явилась можливість для СП 63.13330.2012 (СНиП 52-01-2003), СП 295.1325800.2017 та СП 63.13330.2018 задавати в перерізах стержнів і пластин елементів різноманітні класи й типи арматури. Для кожного класу й типу арматури можна задати свої конструктивні коефіцієнти.

Зв'язок арматури, заданої в конструюванні, та арматурних включень, заданих в перерізі, відбувається через індекси матеріалів поздовжньої арматури.

Дерев'янi конструкцiї

Додано базу даних дерев'яних матеріалів

В ПК ЛІРА 10.12 додано базу даних дерев'яних матеріалів, яку можна редагувати (мал. 1). Реалізовано наступні види матеріалів, що застосовуються для дерев'яних стержневих елементів:

* хвойна, клеєна деревина, LVL, хвойне сортове дерево (СП 64.13330.2017);

* хвойна, листова, клеєна деревина, LVL, фанера, OSB, ЦСП (ДБН В.2.6-161:2017);

* хвойне сортове дерево (СНиП II-25-80).

Мал. 1

Для розрахунку дерев'яних конструкцій додано 4 типи поперечних перерізів стержневих елементів

У версії ПК ЛІРА 10.12 реалізовано розрахунок дерев'яних стержневих елементів згідно з нормами СП 64.13330.2017, EN 1994-1-1, ДБН В.2.6-161:2017 та СНиП II-25-80.

Виконується розрахунок і конструювання дерев'яних стержневих елементів для:

* суцільних – прямокутного і круглого перерізів (СП 64.13330.2017, СНиП II-25-80, EN 1994-1-1 і ДБН В.2.6-161:2017 (рис. 1));

* складених – коробчатого і двотаврового (EN 1994-1-1 і ДБН В.2.6-161:2017 (мал. 2, мал. 3)).

Реалізовано розрахунок дерев'яних конструкцій за нормативами СРСР, України, Російської Федерації та Євросоюзу

Реалізовано перевірки дерев'яних стержневих елементів на міцність по нормальних, тангенціальних напруженнях та на загальну стійкість. Основна перевірка по нормальних напруженнях для стиснутих, зігнутих та працюючих на косий згин елементів виконується за формулами косого згину. Перевірка відрізняється в залежності від значення приведеної гнучкості.

Ідентична ситуація з розрахунком розтягнутих елементів, які схильні до косого згину. Міцність елементів, де присутній розтяг, перевіряється за наступними формулами:

На мал. 1 показано приклад розрахунку по ДБН В.2.6-161:2017 стержневого елементу з поперечним перерізом у вигляді брусу.

Для порівняння на мал. 2 показано приклад розрахунку ідентичного стрежневого елементу по СП 64.13330.2017.

Перевірка на загальну стійкість за нормами EN 1994-1-1 і ДБН В.2.6-161:2017 виконується для стиснутих елементів на згинальну і згинально-крутильну форми втрати стійкості, для стиснуто-зігнутих та зігнутих – на плоску форму згину.

За таким же принципом ведеться розрахунок по нормальних напруженнях для стержневих елементів за нормами СП 64.13330.2017 і СНиП II-25-80. Розрахунок позацентрово розтягнутих и розтягнуто-зігнутих елементів по нормальних напруженнях слід виконувати за формулою:

Розрахунок на міцність по нормальних напруженнях позацентрово стиснутих та стиснуто-зігнутих елементів виконується за формулою:

За нормами СП 64.13330.2017 і СНиП II-25-80 реалізовано розрахунок і перевірку на стійкість. Принцип універсальної формули збережно, оскільки при нульових значеннях одного з видів зусиль перевірка здійснюється тільки по другому доданку формули. Так, за відсутності згинальних зусиль перевірка на загальну стійкість проводиться виключно по згинальній формі, при нульових значеннях стискаючих зусиль виконуються за формулою плоскої форми згину:

Аналогічна перевірка виконується по ДБН В.2.6-161:2017 і ЕN 1994-1-1:

Мал. 3 ілюструє графу результатів розрахунків, зокрема механічні характеристики матеріалів. В даному прикладі розглянуто хвойну деревину, клас деревини С20.

Ґрунти

Система ҐРУНТ, при визначенні осідання фундаментів мілкого закладення і обчисленні коефіцієнтів постелі С1 і С2, доповнена нормативами EN 1997-1:2004 та СН РК EN 1997-1: 2004/2011

В Єврокоді 7 відсутній єдиний підхід у визначенні осідань фундаментів. Для визначення значень осідань фундаменту представлені загальні вимоги і рекомендації. Вибір способу розрахунку осідання й допустимих величин залишається на розсуд проектувальника або національного нормотворчого органу. Використання конкретних методів обговорюється в Національних додатках до Єврокодів 7. У версії ПК ЛІРА 10.12 реалізовані EN 1997-1:2004 і СН РК EN 1997-1:2004/2011 (НТП РК 07-01.4-2012).

Загальне миттєве осідання фундаменту визначається (згідно DIN 4019) із використанням методу розрахунку, який засновано на моделі пружного напівпростору з умовним обмеженням стисненого шару (метод пошарового підсумовування) за формулою:

Вертикальні напруження ґрунту ?z на глибині z розраховуються на основі підходу Буссінеска та принципу суперпозиції.

При розрахунку враховуються додаткові напруження, що викликані навантаженням на фундамент, аж до глубини стисненого шару Hc. У відповідності до EN 1997-1:2004, Hc приймають з умови, що ефективні напруження від фундаменту складають 20% напружень від власної ваги ґрунту. Співвідношення може коригуватися користувачем за допомогою коефіцієнту глибини стисненого шару в закладці «Загальні».

Осідання консолідації за нормами СН РК EN 1997-1: 2004/2011 (Додаток Д, НТП РК 07-01.4-2012):

Програма дозволяє ввести в розрахунок вплив консолідації. Для цього необхідно задати наступні параметри консолідації: час дії прикладеного навантаження t і коефіцієнти фільтрації kф для шарів ґрунту

Мал. 1. Задання проміжку часу дії навантажень Pz на підошву фундаменту основи в «Параметрах розрахунку осідання консолидації»

Мал. 2. Коефіцієнт фільтрації kф в таблиці «Характеристики ґрунтів»

Осідання консолідації для часу t визначається за формулою:

Осідання консолідації за нормами EN 1997-1:2004:

Розрахунок здійснюється після встановлення прапорця і заповнення параметрів консолідації: часу будівництва tс, чау дії t експлуатаційних навантажень Pz, коефіцієнту фільтрації kф.

Мал. 3. Задання тривалості будівництва і експлуатації об’єктів будівництва в «Параметрах розрахунку осідання консолідації»

Програмою визначаються межі консолідованого шару ґрунту і напрямок фільтрації води із цього шару (вгору, вниз, в обох напрямках). Якщо відтік відбувається в одному напрямку, траєкторія відтоку води дорівнює товщині консолідованого шару, у випадку відтоку в двох напрямках – половині толщини шару.

На розрахунок консолідації впливають фактори часу, які залежать від траєкторії відтоку.

Програма дозволяє створити графік осідання консолідації в часі, що дає можливість оцінити розвиток осідання водонасичених ґрунтів в часі, а також його стабілізацію.

Мал. 4. Графік осідання консолідації для елементу фундаментної плити

Реалізоване визначення осідання одиночної палі за нормативами EN 1997-1:2004 і СН РК EN 1997-1: 2004/2011

Метод розрахунку осідання одиночних паль в ПК ЛІРА 10.12 оснований на використанні лінійно-пружного методу Поулоса і Девіса, описаного в книзі Pile Foundations Analysis and Design (H. G. Poulos et. E. H. Davis, 1980). При цьому методі ґрунт основи описується модулем пружності E та коефіцієнтом Пуассона ?. Осідання одиночної палі визначається за допомогою комплексу поправочних коефіцієнтів.

В розрахунку прийняті наступні припущення:

1) паля і ґрунт спочатку вільні від напружень;

2) в палі нема залишкових напружень, що виникають в результаті її встановлення;

3) переміщення палі та прилеглого ґрунту рівні.

Осідання одиночної палі від дії осьового навантаження Pz визначається за формулою:

За допомогою коефіцієнту впливу осідання I програма регулює:

для палі на жорсткій основі (сваї-стійки):

вплив осідання п’яти палі (залежить від довжини палі і розмірів стовбуру і п’яти палі);

стисливість палі (залежить від коефіцієнту жорсткості палі та відношення довжини до діаметру палі);

жорсткість несучого шару (залежить від співвідношення модулів пружності палі та перетинального модулю деформації ґрунту під палею, а також від співвідношення навколишнього грунту до коефіцієнта жорсткості палі – для різних відношень довжини і діаметру палі);

вплив пониження коефіцієнта Пуассона ? в ґрунті, що оточує палю, на пониження значення осідання палі при постійному модулі пружності ґрунту (залежить від коефіцієнту Пуассона оточувального ґрунту та коефіцієнтів жорсткості палі).

для висячої палі:

вплив осідання п’яти палі;

стисливість палі;

вплив нестисливого ґрунту під п’ятою палі (залежить від відношення довжини палі до діаметру палі і відношення довжини палі до товщини стискуваного шару над нестискуваним шаром);

вплив пониження коефіцієнта Пуассона ? ґрунті.

Розрахунок паль за нормами EN 1997-1:2004 виконується в редакторі «Перерізів/Жорсткостей» і в редакторі «Ґрунт». Їхнє моделювання можливе як скінченним елементом 57, так і ланцюжком стержнів еквивалентної жорсткості.

а)

б)

Мал. 1 Встановлення норм і параметрів розрахунку одиночної палі за EN 1997-1:2004:

а) в редакторі «Перерізів»; б) в редакторі «Ґрунуа»

Результатом розрахунку є величина осідання s і погонна жорсткість палі Rz (вздовж глобальної осі z).

а)

б)

Мал. 2. Результати розрахунку одиночної палі за нормами EN 1997-1:2004

а) в редакторі «Перерізів»; б) в редакторі «Ґрунту»

Додано визначення розрахункового опору ґрунту

Визначення розрахункового опору ґрунту основи є одним з найважливіших розрахунків будівель і споруд за другим граничним станом. Ключова передумова до застосування методів розрахунку осідань, які базуються на використанні положень теорії лінійного деформування ґрунту, полягає в тому, що середній тиск під підошвою фундаменту не повинен перевищувати розрахункового опору ґрунту основи: Pz?R. Для попередніх розрахунків величина R використовується у визначенні габаритів фундаменту.

У версії ПК ЛІРА 10.12 для визначення величини R реалізовані положення нормативних документів: СНиП 2.02.02-83*, СП 50-101-2004, СП 22.13330.2011, СП 22.13330.2016, ДБН В.2.1-10-2009, де наведено формулу:

Незважаючи на цілий ряд припущень, закладених в цю формулу, визначення параметру розрахункового опору ґрунту основи R при проектуванні фундаментів мілкого закладення є обов’язковим. З урахуванням прийнятих коефіцієнтів формулу можна використовувати при проектуванні практично будь-яких фундаментів мілкого закладення.

Мал. 1. Створення плитного фундаменту для обчислення розрахункового опору ґрунту

В ПК ЛІРА 10.12 для визначення розрахункового опору ґрунту основи необхідно об’єднати елементи фундаменту в групу (див. мал. 1), задати розрахункові параметри фундаменту, а також призначити середній тиск Pz під підошвою фундаменту для передачі на розрахунок в редактор «Ґрунту». Згодом можливе уточнення коефіцієнта використання по розрахунковому опору ґрунту за результатами отриманого середнього тиску під підошвою фундаменту.

Мал. 2. Результати обчислення розрахункового опору ґрунтів основи

в редакторі «Ґрунту»

За результатами розрахунку грунтової основи в редакторі «Ґрунту» передбачено можливість проведення поелементного порівняльного аналізу між розрахунковим опором грунтів R і середнім тиском під підошвою фундаменту Pz (див. мал. 2).

а)

б)

Мал. 3. Аналіз моделі: а) розрахунковий опір ґрунтів основи R; б) коефіцієнт використання по R

Оцінка ґрунтових умов майданчика будівництва, а також напружень під підошвою фундаменту моделі об’єкту будівництва в ПК ЛІРА 10.12 здійснюється в режимі «Аналіз моделі». Результати розрахунку візуалізуються у вигляді мозаїк розрахункового опору ґрунтів основи R та коефіцієнтів використання по R (див. мал. 3).

Реалізовано перевірку міцності підстилаючого шару в основі фундаментів

Одним з найважливіших чинників проектування основ та фундаментів є міцність підстилаючих шарів основи Rz. В версії ПК ЛІРА 10.12 для визначення величини Rz реалізовані положення нормативних документів: СНиП 2.02.02-83*, СП 50-101-2004, СП 22.13330.2011, СП 22.13330.2016, ДБН В.2.1-10-2009. Перевірка підстилаючих шарів основи є розвитком перевірки міцності несучого шару ґрунту. Якщо під несучим шаром, в межах стисненого шару, на будь-якій глибині z залягає менш міцний грунт, то здійснюється перевірка напруження, що передається на покрівлю підстилаючого шару грунту за умовою:

Розрахунок на міцність підстилаючого шару виконується в редакторі «Ґрунту». При недотриманні умови міцності підстилаючого шару ґрунту програма реагує повідомленням з переліком елементів, під якими міцність ґрунтової основи недостатня:

Мал. 1. Повідомлення про недостатню міцність підстилаючого шару в ПК ЛІРА 10.12

При успішному виконанні аналіз результатів розрахунку по міцності підстилаючого шару виконується в редакторі «Ґрунту» в полі «Результати розрахунку». Закладка «Розрахунковий спротив» призначена для аналізу співвідношення між розрахунковим опором підстилаючого шару Rz на глибині z від підошви фундаменту і сумарним тиском на ґрунт ?z в цьому шарі.

Мал. 2. Аналіз результатів розрахунку міцності підстилаючого шару в редактору «Ґрунту»

Металеві конструкції

Перерізи металевих конструкцій доповнено наскрізними перерізами з 3 гілками

В ПК ЛІРА 10.12 з’явилась можливість розраховувати єдиним стержневим елементом наскрізні трьохгілкові перерізи. Розрахунки виконуються як в режимі підбору, так і в режимі перевірки за 1-м і 2-м граничним станом у відповідності до діючих будівельних норм СП 16.13330.2017 (Росія), ДБН В.2.6-198:2014 (Україна), а такоже СНиП II-23-81*, котрий ще діє в деяких країнах колишнього Радянського Союзу.

На відміну від двогілкових, всі три гілки такого перерізу приймаються з одного профілю, створюють правильний трикутник і орієнтовані головними осями симетрично відносно центру перерізу. Приймається, що місцева вісь кожної гілки Yв спрямована по дотичній до кола, що проходить через центри ваги гілок (кільцевий напрямок). Місцева вісь Zв кожної гілки спрямована від центру перерізу назовні (радіальний напрямок).

Мал. 1. Загальний вигляд трьохгілкового перерізу

В якості з'єднувальних елементів може бути геометрично незмінна решітка, або планки. Всі три площини з'єднувальних елементів приймаються однаковими як за виглядом з'єднувальних елементів, так і за обрисами решітки та їх перерізами. (Зображення решітки, якщо дивитися зовні, одне й те ж саме для всіх трьох граней.)

Програма пропонує широкий вибір трьохгілкових перерізів з різними профілями гілок, видами решітки і планок. Багато з таких перетинів не знайшли широкого висвітлення в літературі, але добре зарекомендували себе в проектуванні і будівництві. Вони достатньо жорсткі, економічні за рахунок зниження кількості гілок і граней решітки у порівнянні з чотирьохгілковими, не потребують додаткових діафрагм жорсткості. Трьохгілкові перерізи добре працюють на кручення, і наша програма може виконувати розрахунок таких елементоів з урахуваннях кручення.

Мал. 2. Типи трьохгілкових перерізів

Слід зазначити, що переріз типу У (СП) з гілками із смалкованих кутиків в даний реліз не входить із-за відсутності технічних нормалей, що визначають розміри кутиків після малкування, і, відповідно, відсутності їх геометричних характеристик. Однак саме такі перерізи зображені в діючих нормах СП, ДБН, СНиП, а також і в EN 1993-3-1:2006, розд. 1.7 (schifflerized angle). Тому в даний час ми вже визначилися з рішенням зазначених питань, знайшли всі геометричні характеристики смалкованих кутиків, і в найближчому релізі такі перерізи з'являться.

Мал. 3. Види з'єднувальних елементів

Мал. 4. Приклад трьохгілкових перерізів з гілками із швелерів і з'єднувальними елементами у вигляді решітки з кутиків і у вигляді планок зі швелерів

Задання перерізу:

Мал. 5 Задания трьохгілкового перерізу в редакторі перерізів

В редакторі «Перерізи» треба задати геометричні розміри і профілі, що входять в состав трьохгілкового перерізу. Крім того, вибрати тип (решітка або планки) і вид решітки за обрисами.

Слід зазначити, що тут, як і в двогілкових перерізах, сталь для гілок задається в редакторі «Матеріали» і призначається традиційним способом, через «призначення елементам перерізів, матеріалів і параметрів конструювання». Але ж сталь для з'єднувальних елементів призначається при заданні перерізу безпосередньо в редакторі «Перерізи». При такому способі є можливість задання різних сталей для гілок і для з'єднувальних елементів.

Мал. 6. Задання трьохгілкового перерізу

Задання конструювання:

Мал. 7. Задання конструювання трьохгілкового перерізу

Тут, як і для будь-якої конструкції, задаються загальні показники – клас конструкції по виду напружено-деформованого стану, коефіцієнт надійності за відповідальністю. Після чого слід задати основні параметри для розрахунку за першим і другим граничним станом як для всього елементу, як єдиного стержня, так і для окремих елементів, що входять до складу цього перерізу – для гілок, для розкосів і розпірок, для планок. Це такі показники, як коефіцієнти умов роботи, розрахункові довжини і граничні гнучкості в головних напрямках та інші.

Результати розрахунку:

Для кожного елементу (або конструктивного елементу) трьохгілкового перерізу виводиться до чотирьох рядків, що відображають результати різних перевірок.

Для трьохгілкового перерізу з решіткою:

рядок 1 – результати різних перевірок елементу, як єдиного стержня;

рядок 2 – результати різних перевірок гілок;

рядок 3 – результати різних перевірок розкосів решітки;

рядок 4 – результати різних перевірок розпірок (стійок) решітки, якщо обрано схему решітки з розпірками.

Для трьохгілкового перерізу з планками:

рядок 1 – результати різних перевірок елементу, як єдиного стержня;

рядок 2 – результати різних перевірок гілок;

рядок 3 – результати різних перевірок планок.

Мал. 8. Результати розрахунку трьохгілкового перерізу

1

Реалізовано утиліту розрахунку листа настилу й обшивки бункера

В програмному комплексі ЛІРА 10.12 з’явилась утиліта розрахунку сталевого настилу.

Розглядається робота тонкої пластини, шарнірно обпертої, або жорстко закладеної з двох сторін. Опори приймаються лінійно нерухомими в обох напрямках. Саме така схема роботи пропонується у всій навчальній та довідковій літературі з будівельних сталевих конструкцій. Розрахунок надає достатньо точний результат також для пластини, обпертої по чотирьох сторонах при співвідношенні сторін не менше 3 для вільно обпертої пластини і не менше 2 для пластини із затисненими сторонами. Навантаження приймається рівномірно розподіленим по площі й викликає в пластині згин від моменту і розтягнення від розпору. Утиліта може бути використана для розрахунку плоского сталевого настилу ходових майданчиків, для розрахунку обшивок бункерів з плоскими стінками, обшивок під гідростатичний тиск, і т.д.

Мал. 1. Схема роботи настилу

Розрахунок здійснюється по книзі С. П. Тимошенко «Опір матеріалів», том 2, вид. «Наука», Москва, 1965 р. В навчальній та довідковій літературі приведені наближені рішення цього питання, представлені у вигляді графіків, таблиць, наближених формул. В нашій програмі використано точне рішення рівнянь (77), стор. 72 і (79), стор. 73 вищевказаного джерела, запропоноване канд. фіз.-мат. наук Кукановим Н. І. (Ульяновський державний технічний університет).

Гранично допустимий прогин настилу за замовчуванням приймається за п. 2 таблиці граничних прогинів в діючих нормах щодо навантажень та дій (СП 20.13330.2016, ДБН В.1.2-2:2006, СНиП 2.01.07-85), але користувач, за бажанням, може поставити своє значення як в міліметрах, так і в частках прольоту.

Мал. 2. Результат розрахунку настилу в режимі перевірки для шарнірного і для жорсткого спирання

Утиліта працює як в режимі перевірки, так і в режимі підбору і має зручний і зрозумілий інтерфейс. За допомогою налаштувань ПК ЛІРА можно вибрати зручні для розраховувача одиниці виміру, а також зручну мову інтерфейсу (російську, українську, англійську). Заповнюємо потрібні поля – рахуємо – отримуємо результат.

Імпорт та експорт

Реалізовано зв'язку з Advance Steel

Формат DWG (Drawing – креслення) – бінарний формат файлу, застосовується для зберігання двовимірних (2D) та тривимірних (3D) моделей при роботі з такими САПР, як AutoCAD, Advance Steel, CorelCAD, BricsCAD та ін. В ПК ЛІРА 10.12 з’явилась можливість імпорту/експорту моделей з даного формату.

* Плагін дозволяє здійснювати імпорт/експорт між ПК ЛІРА 10 і Advane Steel, реалізовано для Advance Steel 2020 і Advance Steel 2021.

* На основну стрічку Advance Steel було додано вкладку ЛІРА 10 з кнопками імпорту і експорту моделі та кнопкою, що запускає синхронізацію баз даних перерізів сталевого прокату.

*

* Імпорт та експорт здійснений для основних структурних типів елементів, котрі зберігаються в файлах DWG-формату, а також їх перерізів і матеріалів.

* Форма синхронизації баз даних сталевих перерізів здійснює імпорт та експорт таблиць в базу даних AstorProfiles. Реалізовано для AstorProfiles 2020 і AstorProfiles 2021. Підтримує імпорт, експорт, заміну і об’єднання таблиць.

Виконано зв'язку з Renga

* Плагін, що дозволяє виконати експорт BIM-моделі з Renga в ПК ЛІРА 10, реалізований для актуальної версії Renga.

* На основну панель програми додано кнопку експорту моделі в файл FEP-формату.

* Створено форму з інформацією про прогрес процесу експорту. Експорт здійснюється для основних структурних типів елементів.

Значно розширено можливості плагіну для Autodesk Revit

1. Реалізовано експорт результатів перевірки МК. Налаштування відображуваних результатів відбувається через “дерево” перевірок. Результати відображаються у вигляді епюр стержневих аналітичних елементів.

2. Додано можливість врахування арматурних сіток, заданих на пластинчасті елементи Autodesk Revit. Для цього треба встановити прапорець “Враховувати встановлену арматуру”. При встановленому прапорці вибір арматурних включень вимикається і для побудови мозаїки використовується сумарна поздовжня арматура.

3. Реалізоване призначення власної ваги за матеріалами. Список матеріалів, завантаження та коефіцієнти власної ваги можна задати в формі “Мастер імпорту”, натиснувши кнопку “Налаштування” в блоці “Власна вага”.

4. Розширені властивості аналітичних елементів Autodesk Revit. Це дозволяє імпортувати елементи колон як палі. Задавати прикладання навантажень на поверхню, не прив’язаних до елементу. Вказувати, чи будуть створюватися АТТ при тріангуляції.

5. Переглянуто UI експорта результатів. Окрему форму-діалог замінено на спливаючий елемент інтерфейсу, що дозволяє швидше налаштовувати і відображати результати. Завантаження результатів відбувається один раз – по натисканню на кнопку “Оновити”.

6. Реалізовано експорт результатів розрахунку продавлювання у вигляді контуру продавлювання та підібраноі поперечної арматури.

7. Відображення шарнірів на 3D-моделі Autodesk Revit.

8. Додано створення арматурних сіток у пластинчастих елементах за результатами підбору арматури. Коригувати положення створюваних арматурних сіток можна за допомогою параметрів:

* Фонова арматура – визначає мінімальне значення підібраної арматури, для якого потрібна установка додаткового елементу армування.

* Максимальна відстань між вузлами (скінченно-елементної моделі) – визначає відстань, за якою результати скінченних елементів будуть об’єднуватися в групи для побудови елементів арматури.

* Мінімальна площа армування – дозволяє обмежити створення арматурних елементів для маленьких площ.

Список інших нововведень

Графічна частина та розрахунковий процесор

1 В шкалу для однотипних результатів додано синхронізацію використовуваних типів візуалізації

2 Для значень результатів без одиниць вимірювання додано можливість коригування кількості знаків після коми

3 Для режиму "Сполучення" при виведенні екстремальних значень факторів додані номери завантажень та сполучень

4 Прискорено виконання модального аналізу для завантажень з однаковим розподілом мас

5 Реалізовано роботу з архітектурними елементами в системі МОНТАЖ

6 Властивість "Ігнорувати елементи в стійкості" додана для архітектурних елементів

7 Елементи екрануючого шару реалізовані у фільтрації (СЕ178, СЕ172-174)

8 Додано можливість керувати параметрами нелінійних завантажень в задачах ДИНАМІКА+

9 В режимі "Додати елемент" реалізовано функцію скруглення елементів, що перетинаються

10 Додано обчислення центру мас в задачах динаміки в часі

11 Реалізовані розмірні лінії, які не прив'язані до вузлів розрахункової схеми

12 Додано перевірку на повторюваність архітектурних елементів в режимі "Контроль схеми"

13 Реалізовані команди виділення за перерізом-матеріалом-конструюванням

14 Під час призначення гарячих клавіш додано можливість використовувати кнопки Del та Esc

15 В навантаженні на розрахункову схему, яке прикладається до стержнів, додано вибір орієнтації стержнів

16 Реалізоване перетворення навантажень на модель у вузли/елементи без запуску на розрахунок

17 Додано можливість управляти об'єктами залипання курсору

18 В режимі "Локальні осі пластин" реалізовано можливість співнаправляти осі Z1 на точку

19 Додано таблицю вихідних даних для архітектурних елементів

20 У функції друкування таблиць реалізоване друкування клітинок с картинками та клітинок з декількома строками

21 Додано експорт моделі з командного рядку для будь-якого доступного формату

22 Прискорено відображення при зумуванні за допомогою коліщатка миші

23 Реалізоване виведення епюри периметрів поперечних перерізів стержневих елементів

24 В режимі "Додати вузол" реалізоване додавання центру кола по трьох точках

25 В експорті результатів додано збереження мозаїк у csv-файл

26 Відображення візуальних атрибутів для об'ємних СЕ перенесено на видиму грань (раніше було в геометричному центрі)

27 Значно скорочений розмір файлу моделі на диску в задачах з великою кількістю проекцій та "живих" малюнків

28 Реалізоване відображення мозаїк розрахункових довжин для стержневих та пластинчастих елементів

29 Додано врахування спеціальних СЕ в задачах теплопровідності та фільтрації

30 У контролі масштабування деформацій додано можливість налаштовувати деформації, що візуалізуються, в діапазоні від 0 до 2 (замовчуваний коефіцієнт дорівнює 1)

31 Додано кнопки швидкої фрагментації спеціальних елементів

32 Реалізовано кнопки швидкої фрагментації еквівалентних стержнів і пластин

33 В режимі закріплень додано інформацію про вже призначені закріплення вузлів

34 Прискорено створення фрагментів моделі з використанням інструментів переміщення і обертання твірної

35 У всіх редакторах додано зберігання положення сплітера та ширини стовпців

36 Прискорено роботу в режимі груп об'єднання переміщень

37 При пакетному розрахунку реалізовано можливість вимикати розрахунок конструювання

Залізобетонні конструкції

1 Реалізовані перевірки слабоармованих перерізів за I-м граничним станом

Металеві конструкції

1 Розширено список перерізів за нормативами Євросоюзу

Ґрунт

1 Додано можливість задання й редагування свердловин в системі ҐРУНТ по координатах і глибині шарів через таблицю Excel

2 В утиліту розрахунку коефіцієнтів постелі додано нормативи Євросоюзу

3 Утиліта розрахунку одиночної палі доповнена нормативами Євросоюзу

Імпорт / Експорт

1 В імпорті з 3D DXF реалізовано можливість в назві шару вказувати додаткові дані по матеріалам/перерізам/навантаженням (аналогічно імпорту поповерхових планів з DXF)

2 В експорті для PLAXIS додано жорсткі вставки, жорсткі тіла, об'єднання переміщень та змінні перерізи стержнів