CADmaster

ПК ЛИРА 10.6 — позволяет производить все имеющиеся виды расчетов зданий и сооружений и является многофункциональной системой анализа и расчета строительных и машиностроительных конструкций различного назначения.

ПК ЛИРА 10.6 предназначен для моделирования и расчета зданий и сооружений любой сложности — от простых рам до высотных зданий и уникальных сооружений, таких как стадионы, аэропорты и др.

ПК ЛИРА 10.6 — это единственный на сегодняшний день российский софт, позволяющий осуществить полноценную интеграцию с самой распространенной BIM-системой — Autodesk Revit, а также с Tekla. Помимо этого, осуществляется импорт и экспорт моделей со следующими программами: Renga, Allplan, Archicad, Model Studio CS, AutoCAD, Revit, Tekla, nanoCAD, ZwCAD, Femap, SCAD Office, Stark, Plaxis, Лира САПР, Компас 3D.

Задание и корректировка исходных данных

Графический интерфейс Программного комплекса ЛИРА 10 включает в себя лучшее традиционной разработки для Windows множеством нововведений. Значительно возросла производительность при работе с большими расчетными схемами, обеспечена большая комфортность пользователя.

Реализованный в препроцессоре подход сбора расчетной схемы из фрагментов позволяет довольно быстро создать расчетную схему даже сложной конструкции, при этом в качестве фрагментов могут выступать ранее созданные и сохраненные в файл схемы. Использование сеток, строительных осей, точек «захвата» и огромный набор средств редактирования: копирование, перемещение, вращение, масштабирование, вставка фрагментов из различных прототипов конструкций и из довольно обширного списка форматов, а также дробление, пересечение — все это упрощает создание расчетной модели.

Препроцессор подготовки исходных данных включает пять редакторов:

• редактор расчетной схемы;
• редактор сечений;
• редактор материалов;
• редактор загружений;
• редактор параметров конструирования.

Жесткостные характеристики в ЛИРЕ 10 разделены на два понятия: «сечения» и «материалы».

Проектирование железобетонных и металлических конструкций

Конструирующие системы позволяют проектировать металлические и железобетонные конструкции. Могут работать как в режиме проверки заданных сечений, так и в режиме подбора необходимого сечения для стальных элементов и необходимой площади армирования для железобетонных элементов.

Результаты подбора конструирующих систем отображаются в виде таблиц, мозаик и эпюр. В нестандартных случаях для конкретного элемента можно получить протокол расчета в символьном виде, а также с подставленными значениями, что позволяет проверять полученные результаты.

Анализ результатов расчета и результатов подбора конструирующих систем

С помощью графического постпроцессора возможно осуществление полного анализа результатов расчета, в том числе таких как: отображение деформированных схем, мозаик, изолиний и изополей перемещений, напряжений, эпюр внутренних усилий, форм собственных колебаний, а также форм потери устойчивости, как для всей схемы, так и для любого ее фрагмента.

Любое изображение или таблицу можно сохранить в графический файл, передать на принтер или в отчет. Результаты представляются одновременно в виде таблиц, графиков и картинок на экране.

Решение задач механики сплошной среды методом конечных элементов

Реализованные в процессоре методы оптимизации позволяют существенно сократить время решения задач большой размерности. Процессор имеет развитую систему контроля входной информации и диагностики ошибок. Режимы расчета дают возможность решения задачи в целом и выполнения повторного расчета с измененными входными данными.

Кроме того, достоинствами процессора являются высокая скорость расчета больших задач и практически полное отсутствие ограничений их размерности.

Документирование исходных данных, результатов расчета и результатов подбора конструирующих систем

Система документирования — это полный набор шаблонов документов со стандартными элементами содержания и вставленными подсказками по заполнению, упорядоченных по иерархическому принципу.

Система документирования создана как для анализа результатов расчета (таблицы с возможностью отметки и индикации на схеме, гистограммы и картинки фрагментов конструкции в высоком разрешении), так и для генерирования сквозного отчета, существующего в виде содержания формируемого пользователем, и заполняемого табличными данными, картинками и текстом.

Расчетные модули ПК ЛИРА

Модуль МОНТАЖ

В настоящее время большинство расчетов строительных конструкций, зданий и сооружений проводятся без учета поэтапности возведения, что не всегда верно. Процесс фактического строительства в общем случае является многоэтапным и тесно связан с последовательностью выполняемых операций на строительной площадке. При этом, в том или ином порядке, могут выполнятся работы по установке и удалению некоторых элементов системы, установке и удалению дополнительных грузов, изменению состояния каких-либо связей. Кроме того, бетон набирает свою полную прочность, которая закладывается в расчетах, не мгновенно, а с течением времени, возможны случаи изменения прочности железобетонных элементов в результате замораживания — размораживания.

Для корректного учета вышеуказанных замечаний был создан модуль Монтаж, который позволяет провести компьютерное моделирование процесса возведения конструкции, проследив последовательное изменение конструктивной схемы, установку и снятие монтажных нагрузок. Модуль Монтаж так же позволяет создавать демонтируемые стадии, в рамках которых, вы можете как демонтировать конструкции, так и убирать нагрузки, например, демонтаж временного крана.

На каждой стадии возведения производится расчет соответствующей конструктивной схемы здания, содержащей элементы, смонтированные (или демонтированные) к этому моменту. При этом производится учет текущих прочности и модуля деформации бетона, а также наличия временных стоек опалубки. Если проектной арматуры или проектного железобетонного сечения оказывается недостаточно, то необходимы корректировки проектных решений.

Систему Монтаж так же можно использовать при моделировании аварийных воздействия при расчете на прогрессирующее обрушение, демонтируя интересующие элементы схемы. Все возможные сценарии аварийных ситуаций (разные расчетные схемы) можно объединить в рамках системы Вариация моделей для определения сводной таблицы РСУ.

Моделируемое здание может иметь неограниченное количество этажей.

Кроме того, модуль Монтаж позволяет проводить расчет в физически — и геометрически нелинейной постановке на определенных стадиях возведения.

В рамках применения системы Монтаж имеется возможность моделировать процесс предварительного натяжения конструкции (вантовые конструкции, анкера шпунтовых ограждений и др.).

Модуль ГРУНТ

Модуль Грунт предназначен для вычисления коэффициентов постели грунтового основания с помощью задания и редактирования параметров геологических условий площадок строительства.

В модуле Грунт существует возможность расчета коэффициентов постели для стержневых элементов, например, при моделировании ленточного фундамента, при этом можно использовать и пластинчатые элементы. В режиме назначения упругого основания, добавлена возможность извлекать ширину опирания из сечения стержня. Для таких стержней можно использовать подбор/проверку армирования без ограничений. Так же реализован импорт штамповых нагрузок на грунт из файлов формата dxf.

Модуль Грунт позволяет учесть при проектировании зданий и сооружений взаимодействие с податливым грунтовым основанием, путем создания модели грунтового основания с заданной информацией о физико-механических свойствах грунтового массива, полученных по данным инженерно-геологических изысканий площадки строительства (расположение и характеристики скважин). В соответствии с этой моделью по всей области фундаментов определяются значения вертикальных напряжений, в том числе, с учетом соседних уже существующих или строящихся зданий, а также вычисляется глубина сжимаемой толщи и осадка.

Осадки могут быть вычислены по схеме линейно упругого полупространства в соответствии с положениями СНиП 2.02.01−83*, СП 50−101− 2004, СП 22.13  330.2011.

Коэффициенты постели могут быть вычислены по трем методам. Подробнее здесь.

Величины коэффициентов постели для каждого конечного элемента автоматически передаются в общую аналитическую модель для дальнейшего расчета конструкций совместно с грунтовым основанием.

ПК ЛИРА 10.4, наряду с улучшениями графического интерфейса, существенно повышена скорость определения коэффициентов постели, за счет использования многопоточности процессора.

Модуль Грунт является частью единой интегрированной среды ПК ЛИРА 10.4, переход между различными модулями осуществляется в рамках одной программы, что позволяет экономить время и оперативно менять исходные данные для расчетов.

Модуль Динамика+

Расчетно-графическая система ДИНАМИКА + реализует метод прямого интегрирования уравнений движения по времени, что позволяет производить компьютерное моделирование отклика конструкции на динамические воздействия как во время воздействия, так и после его завершения. Система ДИНАМИКА + применяется для решения линейных и нелинейных задач.

В результате расчета определяются перемещения, скорости и ускорения узлов, а также усилия и напряжения в элементах, вычисленные во все моменты времени.

Динамическая нагрузка, позволяющая пользователю задать общий закон изменения сил во времени. Может быть задана несколькими способами: задание закона действия вручную, чтение из файла.

В отличие от методов спектрального анализа, модуль Динамика+ позволяет получать точные результаты расчетов в реальных задачах на различные динамические воздействия, что особенно актуально для уникальных зданий и сооружений (стадионы, высотные здания, большепролетные конструкции).

Модуль Вариация моделей

Модуль Вариация моделей позволяет объединять результаты расчетов нескольких схем с одинаковой топологией. Объединение результатов может быть произведено как на уровне унификации уже вычисленных РСУ, так и на уровне объединения вычисленных усилий и перемещений от загружений в разных задачах, с дальнейшим вычислением РСУ и РСН.

Результирующие РСУ и РСН используются в дальнейшем для расчета в конструирующих системах металла и железобетона.

В рамках одного расчета модуль Вариация моделей позволяет варьировать не только нагрузкой, но и жесткостными характеристиками элементов, условиями примыкания, жесткостными характеристиками грунтов.

Кроме того, модуль Вариация моделей позволяет объединять загружения в сочетания, входящие в состав разных расчетных моделей.

Практический пример использования модуля Вариация моделей приведен здесь.

Данный модуль чаще всего используется при расчетах объектов высотного и промышленного строительства.

Модуль МОСТ

Модуль Мост позволяет производить расчеты мостовых сооружений, моделирование ребристых пролетных строений, заданий временных подвижных нагрузок от пешеходов, автотранспорта (АК), одиночной колесной нагрузки (НК).

Система задания подвижных нагрузок адаптирована под документы стран СНГ, Украины и Европы.

Благодаря обновленной системе Мост теперь можно строить не только линии влияния, но и поверхности влияния, что позволяет расширить круг решаемых задач.

На основе полученных усилий составляются расчетные сочетания усилий и/или расчетные сочетания нагрузок.

В новой системе Мост стало возможным производить расчеты многоярусных мостов. В предыдущих версиях можно было установить только один уровень задания нагрузок.

В ПК ЛИРА 10.4 появились широкие возможности создания траекторий движения: по координатам (вручную), используя привязку (к узлам, сети построения, строительным осям и другим точкам залипания), а так же копируя уже созданные траектории. Таким образом, значительно упрощается задание исходных данных для многополосных и нетиповых мостов.

Модуль Нелинейности

Нелинейный процессор предназначен для решения физически и геометрически нелинейных задач, а также задач с наличием конструктивной нелинейности и предварительного напряжения. В физически нелинейных задачах отсутствует линейная зависимость между напряжениями и деформациями. Материал конструкции подчиняется нелинейному закону деформирования (нелинейная упругость). Закон деформирования может быть симметричным и несимметричным — с различными пределами сопротивления растяжению и сжатию. Решение этих задач производится шаговым методом. Модуль нелинейностей ПК ЛИРА 10.6 позволяет моделировать нелинейную работу материала типа железобетон, где отдельно задаются диаграммы деформирования для бетона и арматуры (рис. 1), площади арматурных стержней, при этом, задаются в параметрах сечения.

В геометрически нелинейных задачах отсутствует линейная зависимость между деформациями и перемещениями. На практике наибольшее распространение имеет случай больших перемещений при малых деформациях. Решение этих задач производится шаговым методом, причем шаг выбирается автоматически (рис. 2).

В задачах конструктивной нелинейности имеет место изменение расчетной схемы по мере деформирования конструкции. Так, например, в контактных задачах при достижении некоторой точкой конструкции определенной величины перемещения возникает контакт этой точки с опорой. При решении задач конструктивной нелинейности, а также при решении задач с односторонними связями и задач, учитывающих наличие трения, применяется шагово-итерационный метод. Для решения нелинейных задач процессор организует пошаговое нагружение конструкции и обеспечивает решение линеаризованной системы уравнений на каждом шаге для текущего приращения вектора узловых нагрузок, сформированного для конкретного нагружения.

Нелинейный материал типа железобетон

Задание шагового загружения

Модуль Pushover Analysis (нелинейный статический метод)

Позволяет оценить поведение конструкции при сейсмических воздействиях за пределом упругости. Этот метод связывает несущую способность, представленную как зависимость перемещения верха здания от силы сдвига в основании, с сейсмическим требованием, представленным в виде спектра реакции. Вычисляется точка пересечения кривых несущей способности и спектра реакции — динамического равновесия, по которой определяется ожидаемое поведение конструкции.

Иллюстрация идеи определения коэффициента редукции

Реализация метода в ПК ЛИРА 10.6