Расчет деревянных конструкций
В новой версии ЛИРА-САПФИР 2026 реализована возможность расчета деревянных конструкций: цельного, клееного и композитного типов сечений. Данный функционал предназначен для выполнения проверки конструктивных элементов после конечно-элементного анализа.
В системе для расчета деревянных конструкций есть возможность выполнить расчет всей конечно-элементной схемы используя инструменты из новой вкладки «Дерево», в которой происходит задание исходных данных, выполнение расчета, а также просмотр результатов.
1. Задание исходных данных
1.1. Параметры материалов.
При нажатии на кнопку «Параметры материалов» открывается таблица, в которой задаются: тип, сорт древесины, а также геометрические характеристики сечения:
В колонке «Состав» при нажатии на троеточие открывается диалоговое окно, в котором есть возможность выбрать тип сечения для расчета (цельное, клееное или композитное). При выборе типа сечения открываются соответствующие поля для задания размеров сечения:
1.1.1. Назначение жесткости деревянного материала на конечный элемент
Назначение материалов дерева выполняется путем «связывания» i-той строки параметров деревянного материала и j-той жесткости самого КЭ из диалога «Жесткости и материалы». «Связывание» характеристик дерева с жесткостью КЭ выполняется в окне «Жесткости», которое открывается при нажатии на троеточие в колонке «Жесткость»: В окне «Жесткость» есть 4 варианта того, как «связать» i-тую строку материалов с жесткостью КЭ:
- ввести номер жесткости КЭ из диалога «Жесткости и материалы»;
- указать модуль упругости (Е) тех конечных элементов, на которые нужно назначить характеристики данного материала;
- через комментарий к жесткости КЭ из диалога «Жесткости и материалы»;
- выбрать из списка. В этом случае, пользователь может выбрать жесткость из списка, который сформирован автоматически из допустимых жесткостей диалога «Жесткости и материалы».
1.1.2. Выполнение КЭ анализа всей схемы с учетом реальных размеров деревянных сечений
Связь «жестоксть КЭ» и «жесткость деревянного типа сечения» является двусторонней. Это значит, что пользователь может задать размеры составных или клееных типов сечений деревянных конструкций, а затем импортировать их в диалог «Жесткости и материалы» для выполнения расчета всей конечно-элементной схемы.
Для того, чтобы передать новые размеры Деревянного типа сечения в «Жесткости и материалы» для конечно-элементного анализа, нужно нажать на кнопку «Заменить» (станет активной при изменении параметров сечения). В поле «Номера жесткостей» показан номер (или номера) «связанной» жесткости конечного элемента из «Жесткости и материалы». При нажатии на кнопку «Заменить», – в диалоге «Жесткости и материалы» размеры поперечного сечения указанной жесткости будут заменены на размеры сечения из диалога «Состав»:
1.2. Параметры элементов
При нажатии на кнопку «Параметры элементов» открывается таблица, в которой задаются характеристики конструктивного элемента: расчетная длина, предельная гибкость, тип элемента (колонна, балка или ферма), также другие дополнительные параметры, такие как температура эксплуатации, срок службы и т.д.
Для того, чтобы назначить свойства конструктивного элемента на определенные КЭ, – необходимо на основной схеме выделить интересующие КЭ, а затем в колонке «Элементы» нажать на троеточие и в выпадающем списке выбрать «Отмеченные на схеме»:
1.3. Параметры загружений
При нажатии на кнопку «Параметры загружений» открывается таблица, в которой пользователь задает параметры нагрузок для расчета деревянных конструкций:
Расчет деревянных конструкций может быть выполнен по Загружениям или по РСН. Выбор типа усилий (усилия от Загружений или от РСН) выполняется в окне «Параметры», которое открывается при нажатии на кнопку «Настроить»:
Для того, чтобы усилия от Загружений или от РСН использовались при расчете деревянных конструкций - необходимо указать коэффициент mдл нагрузки. Для этого в таблице «Параметры загружений» нужно выбрать режим длительности загружения.
Режимы длительности, которые предложены в интерфейсе программы в таблице «Параметры загружений», - соответствуют коэффициентам mдл и режимам нагружений из таблицы 4, норм СП 64.13330.2017 (с учетом изменений 1-4).
1.3.1. Расчет по РСН
При использовании результатов РСН в расчете Деревянных конструкций будут принимать участие только те РСН, в которые входит хотя бы одно Загружение, для которого указан режим длительности в таблице «Параметры загружений».
Пример определения коэффициента mдл в случае расчета по РСН:
Рассмотрим очень условный пример, чтобы пояснить принцип работы. Допустим, в задаче существует 5 Загружений, из которых созданы следующие сочетания РСН:
При этом, в таблице «Параметры загружений» указаны режимы длительности только для Загружений № 1, 2 и 3. При этом для Загружения №3 указано три различных режима длительности:
В этом случае в расчете Деревянных конструкций будут участвовать усилия только из РСН №1, 2 и 3. А РСН №4 состоит из усилий, для которых не указан режим длительности (ни для одного из входящих в комбинацию загружений). Поэтому, РСН №4 при расчете деревянных конструкций будет проигнорирован.
Для РСН № 1, 2 и 3 при расчете Деревянных конструкций будет использован тот режим длительности, который соответствует минимальному коэффициенту mдл из указанных пользователем:
| Номер РСН | Номер Загружения, которое входит состав РСН | Режим длительности и коэффициент mдл, который указан пользователем | Режим длительности и коэффициент mдл, который придет на расчет по РСН |
| РСН 1 | Загружение 1 | Режим А (Линейно возрастающая нагрузка при стандартных машинных испытаниях) , mдл = 1 | Режим Д, mдл = 0,8 |
| Загружение 2 | Режим Д (Совместное действие постоянной и ветровой нагрузок или постоянной, снеговой и ветровой нагрузок), mдл = 0,8 | ||
| РСН 2 | Загружение 1 | Режим А (Линейно возрастающая нагрузка при стандартных машинных испытаниях), mдл = 1 | Режим Б, mдл = 0,53 |
| Загружение 2 | Режим Д (Совместное действие постоянной и ветровой нагрузок или постоянной, снеговой и ветровой нагрузок), mдл = 0,8 | ||
| Загружение 3 |
Режим Б (Совместное действие постоянной и длительной временной нагрузок), mдл = 0,53 Режим Ж (Совместное действие постоянной и сейсмической нагрузок), mдл = 0,92 Режим И (Действие импульсных и ударных нагрузок), mдл = 1,1 |
||
| РСН 3 | Загружение 3 |
Режим Б (Совместное действие постоянной и длительной временной нагрузок), mдл = 0,53 Режим Ж (Совместное действие постоянной и сейсмической нагрузок), mдл = 0,92 Режим И (Действие импульсных и ударных нагрузок), mдл = 1,1 |
Режим Б, mдл = 0,53 |
| Загружение 4 | Не указан |
В окончательных результатах расчета показана огибающая из самых плохих результатов по всем РСН, которые участвовали в расчете Деревянных конструкций.
1.3.2. Расчет по Загружениям
Это ситуация, когда в рамках одного загружения задана уже готовая комбинация нагрузок. В этом случае в расчете Деревянных конструкций будут принимать участие только те Загружения, для которых указан режим длительности в таблице «Параметры загружений».
В окончательных результатах расчета будет показана огибающая из самых плохих результатов по всем Загружениям, которые участвовали в расчете Деревянных конструкций. В том случае, если для одного Загружения указано несколько различных режимов длительности (Рис. 1), тогда в расчете будет использован режим длительности, который соответствует минимальному коэффициенту mдл из указанных пользователем.
2. Расчет
При наличии результатов расчета конечно-элементной схемы становится доступной кнопка «Выполнения расчета» Деревянных конструкций для всех (или только для выделенных на схеме) элементов. Результаты расчета будут доступны для просмотра в виде мозаик или эпюр на расчётной схеме.
В таблицах мозаик исходных данных и результатов есть своя настройка шкалы, к которой можно применять свои автоматизированные настройки через API.
Также, есть возможность выполнить расчет и детальный анализ для одного или нескольких конечных элементов, используя отдельный модуль «Локальный режим». Для того, чтобы импортировать один или несколько элементов в Локальный режим, нужно выделить интересующие элементы на схеме и нажать на кнопку «Локальный режим элемента».
3. Примеры расчета
Детальное описание задания исходных данных, а также выполнение расчета отдельных элементов деревянных конструкций в Локальном режиме будет описано позже в разделе Базы знаний «Верификация».