Программное обеспечение строительства

ВВЕДЕНИЕ
Программный комплекс ЛИРА десятого поколения — оригинальная российская разработка, корни которой уходят еще в советские времена. Ведь отечественные специалисты уже более 50 лет совершенствуют этот продукт.
ПК ЛИРА предназначен для расчета строительных конструкций на предмет их надежности. Комплекс способен работать как с проектами железобетонных конструкций, включая расчеты мостов, так и с металлическими конструкциями. Он позволяет учесть множество аспектов, например, рассчитать здания с учетом сейсмологической активности на месте будущего строительства.
ПК Лира 10 позволяет производить расчеты:
- статические и динамические нагрузки на конструкции;
- фундаменты разных типов, в том числе свайные;
- учет различных этапов строительства;
- теплопроводность конструкции;
- вариант оформления заявки и многое другое.
19 мая 2021 года состоялась презентация очередной новой версии этого продукта – ПК ЛИРА 10.12. В этой версии появился новый модуль расчета деревянных конструкций, расширены возможности существующих модулей для работы с железобетонными и металлическими конструкциями, улучшена графическая часть программы, появились еврокоды - в общем, новая Версия предложила более сотни улучшений и новых функций вычислений для их ускорения и повышения качества.
Отдельно стоит выделить интеграцию программного комплекса с BIM – без этого сегодня сложно представить работу команды архитекторов при работе над проектами. В ПК ЛИРА 10.12 разработчики реализовали связь с Advance Steel и Renga, а также улучшено взаимодействие с Autodesk Revit. 
1. Применение ЛИРА в практике строительства инженерных сооружений
В практике строительства инженерных сооружений широко используются конструкции из металлических материалов (далее ММ). Эти материалы также используются для изготовления различных технологических конструкций. Последовательность расчета и проектирования в ЛИРА 10 состоит из нескольких основных этапов:
1. Определение сил/напряжений в элементах конструкций. Для расчетов, как правило, используют расчетные схемы, состоящие из пластинчатых ЭС;
2. Проверка общей и местной устойчивости элементов резервуара;
3. Расчет подъемной способности;
4. Проверка несущей способности стен ПКМ в соответствии с соответствующей теорией прочности.
Функционал API позволяет пользователям ПК ЛИРА 10.12 экспортировать исходные данные или результаты расчетов в пользовательский формат или проводить дополнительные расчеты с использованием существующих данных.

1.1. Исходные данные:
Провести поверочный расчет вертикального технологического резервуара для жидкости рабочим объемом 35 м3. Глубина закопания – 6 м, засыпка песком средней крупности. Стенки толщиной 10 мм изготовлены из материала, полученного двумя способами - методом однонаправленной ровинговой намотки и методом контактного формования ткани. Для предотвращения всплытия в основании резервуара устанавливается фундамент балластного типа.

1.2. Построение расчетной модели
Пример расчетной модели: расчетная модель. Диаметр контейнера 3,1 м, высота 6 м. Триангулируем модель, задаем граничные условия (условия для элементов связи, грунтовые условия и т.д.). Чтобы учесть направление ММ-волокна, сначала выполним ориентацию локальных осей. Далее наносим на расчетную схему фактические нагрузки: собственный вес конструкций, эксплуатационные нагрузки (давление жидкости в резервуаре), нагрузки, возникающие от заполнения грунтом, нагрузки на поверхность грунта. Нагрузку на стенки резервуара, возникающую при наполнении, определяют в соответствии с приложением Б (СП 43.13330.2012 Строительство промышленных предприятий. Обновленная редакция СНиП 2.09.03-85. Характеристики грунта-засыпки принимаем с учетом пп. Б.1-Б.3 [1].

Рисунок 1. Определение параметров модели
Рассчитанную нагрузку на засыпку грунта можно корректировать с помощью функции «Трапециевидная групповая нагрузка». Аналогичную расчетную нагрузку можно также применить с помощью инструмента определения нагрузки. Чтобы присвоить функции распределенную нагрузку, в диалоговом окне указывается значение нагрузки (как конкретная функция) (рис. 1). Синтаксис указания линий и областей в формулах должен полностью соответствовать синтаксису и правилам использования языка программирования C Sharp (C#). То есть можно создавать пользовательские переменные всех типов данных, доступных в C#, использовать любые типы циклов, писать различные условия и ограничения на параметры функций и т.д.
На следующем этапе нам предстоит определить параметры используемых материалов и назначить их элементам модели.

1.3. Статический расчет:
После определения всех необходимых особенностей расчетной модели мы выполняем статические расчеты и определяем расчетные силы. В результате численного моделирования были определены все компоненты тензора напряжений в каждой точке интегрирования емкостных элементов. Ниже представлены различные варианты визуализации внутренних сил. В ЛИРА 10 возможно отображение значений сил и напряжений в пластинах, включая главные и эквивалентные напряжения. Проверяем танк на общую устойчивость с помощью подсистемы «Стабильность». Для решения общей задачи устойчивости используется метод подпространственных итераций (QR-метод), аналогичный методу расчета частоты и вида колебаний в задачах динамики. Этот метод позволяет определить не только первую, но и наибольшую форму потери устойчивости и соответствующую критическую нагрузку.

1.4. Поверочный расчет ПКМ:
После определения действующих напряжений в элементах фермы КЭ необходимо проверить прочность или предельное состояние конструкции. В качестве критерия прочности систем, подобных той, которую мы решаем, используется множество различных теорий. В данном случае задача усложняется тем, что ПКМ является анизотропным материалом, то есть материал имеет разные прочностные и жесткостные характеристики вдоль и поперек волокон. Существует около 15 основных теорий прочности ПКМ (Хоффман, Цай-Хилл, Норрис, Парк и др.), причем выбор теории, используемой для анализа, осуществляется инженером-конструктором в зависимости от особенностей человека. Структура ММ. В этой заметке мы рассмотрим и применим теорию, предложенную Цви Хашин [Hashin, Z., “Failure Criteria for Unidirectional Fiber Composites,” Journal of Applied Mechanics, vol. 47, pp. 329–334, 1980.]
Этот критерий позволяет оценить возникновение трещин в армированных ММ по различным формам: обрыв волокна, разрушение волокна при сжатии, а также разрушение связующего при растяжении или сжатии.
Поэтому для дальнейших проверочных расчетов необходимо провести дополнительные расчеты на основе полученных напряжений в ЛИРА 10 и проверить все приведенные выше критерии прочности. В общем случае такую проверку необходимо производить для всех конечных элементов расчетной схемы, что достаточно трудоемко при практических расчетах, но безусловно необходимо.
API ЛИРА 10.12: Для автоматизации проверки элемента по конкретной теории сопротивления пользователь ЛИРА 10 может самостоятельно разработать расширение с использованием открытого API. В версии ЛИРА 10.12 API доступен в режиме отображения результатов. Дальнейшая часть заметки будет посвящена подробностям разработки пользовательских расширений с использованием API ЛИРА 10 и рассчитана в большей степени на пользователей программы с навыками программирования. Но даже если никогда раньше не сталкивались с программированием, также могут заинтересовать возможности, которые открываются, когда при наличии навыков разработки плагинов.
Сначала пройдемся по пошаговой последовательности действий по созданию простого плагина, который будет отображать количество выбранных объектов в модели. А дальше переходим к созданию плагина для управления дизайном из PCM. Пример создания плагина на C++ описан в документе "C:\Program Files\Lira Soft\Lira10.12\LiraAPI\LiraAPIHelp.pdf", в данной заметке будет разработан плагин с использованием библиотек .Net, а