Перейти к содержанию

Справочник расчётных задач

Эта страница описывает задачи, которые пользователь выбирает в комбобоксе Вид задачи в OpenCS. Название в столбце «Название в OpenCS» скопировано из интерфейса программы; Kind — внутренний идентификатор, по которому TaskRunner выбирает обработчик.

В текущем реестре 51 задачи. Они возвращают объект CalcResult: статус выполнения, идентификатор задачи и данные расчёта в DataJson. Представление результата зависит от вида задачи — это может быть сводка НДС, таблица строк, коэффициенты использования, график или набор точек диаграммы.

Нормативная ссылка и алгоритм — не одно и то же

Пункт СП задаёт проверяемое предельное состояние и расчётные требования. Конкретная реализация OpenCS может использовать фибровое интегрирование, контурный интегратор, итерационный решатель, упрощённый метод для плит или внешний OpenSees. Такие различия явно отмечены в описании.

Общие входные данные

Большинство задач сечения используют следующие данные:

Вход Содержание
Сечение Контуры бетона/стали, отверстия, материал, диаграмма σ(ε), группы арматуры и координаты стержней.
Усилия Для стержневого сечения — N, Mx, My; для пластины — Nx, Ny, Nxy, Mx, My, Mxy; для специальных задач — дополнительные параметры.
Расчётный тип C, CL, N или NL — набор характеристик материала для соответствующего сочетания.
Параметры задачи Точность и пределы итераций, направление сканирования, длительная составляющая, огневое сечение, настройки пакетного режима и другие поля ParamsJson.
Набор усилий Для задачи с пометкой «весь набор» — несколько строк, которые обрабатываются независимо и отображаются в таблице результата.

Для задач с моментами сначала проверьте соглашения о знаках: положительный Mx растягивает сторону y > 0, положительный My — сторону x > 0. Подробнее: оси, знаки и единицы.

Состояние деформаций (НДС)

Эти задачи находят такое поле деформаций, при котором внутренние усилия сечения уравновешивают заданные внешние усилия. Для стержневого сечения неизвестными являются параметры плоскости деформаций; для плиты — шесть компонент мембранной деформации и кривизны.

Название в OpenCS Kind Обработчик Что делает и что получает Что возвращает Нормативная база Подробнее
Состояние деформаций strain_state StrainStateHandler Для одного набора N, Mx, My методом Ньютона ищет плоскость деформаций стержневого сечения. Сходимость, число итераций, параметры плоскости, равновесные N, Mx, My, деформации/напряжения волокон и арматуры. СП 63, пп. 8.1.20–8.1.30; диаграммы бетона НДС сечения
Состояние деформаций (весь набор) strain_state_batch StrainStateBatchHandler Повторяет НДС-решение для каждой строки выбранного набора усилий; отдельная несошедшаяся строка не прерывает пакет. Таблица строк: исходные усилия, найденный НДС, число итераций, невязка и статус каждой строки; общий статус может быть partial. СП 63, пп. 8.1.20–8.1.30 НДС сечения
Двухстадийное НДС two_stage_strain TwoStageStrainHandler Сначала решает первую стадию, фиксирует её кривизну/деформационное состояние, затем решает составное сечение второй стадии с учётом первой. Результаты обеих стадий, параметры первой кривизны, итоговые усилия и деформации второй стадии. СП 63, разделы 8.1 и 9.2; преднапряжённые элементы Двухстадийные сечения
Двухстадийное НДС (набор) two_stage_strain_batch TwoStageStrainBatchHandler Выполняет двухстадийный расчёт для набора второй стадии; первая стадия задаётся одной строкой или парным набором. Таблица результатов по строкам с состояниями первой и второй стадий, статусами и диагностикой. СП 63, разделы 8.1 и 9.2 Двухстадийные сечения
Плоскость деформаций пластины shell_strain_state ShellStrainHandler Для усилий пластины Nx, Ny, Nxy, Mx, My, Mxy решает систему 6×6 относительно [ε₀x, ε₀y, γ₀xy, κx, κy, κxy]. Шесть компонент плоскости деформаций, невязка равновесия, число итераций, результирующие усилия и напряжения по слоям. СП 63, пп. 8.1.53–8.1.59 Плиты и оболочки
Плоскость деформаций пластины (набор) shell_strain_state_batch ShellStrainBatchHandler Решает оболочечный НДС для всех строк ForceSet.ShellItems; доступен последовательный, тёплый и параллельный режим. Таблица по строкам: шесть компонент деформаций/кривизн, невязка, итерации, стратегия решения и статус. СП 63, пп. 8.1.53–8.1.59 Плиты и оболочки

Предельные состояния первой группы (ULS)

Поиск предельных усилий

Эти задачи не проверяют одну заранее заданную точку, а масштабируют заданное направление нагружения до достижения предельного состояния. В результате factor — найденный масштаб, utilization — отношение использованной несущей способности к предельной, governing — определяющий критерий.

Название в OpenCS Kind Обработчик Что делает и что получает Что возвращает Нормативная база Подробнее
Предельное усилие (k·N, k·Mx, k·My) limit_force LimitForceHandler Одновременно масштабирует N, Mx, My коэффициентом k и ищет границу несущей способности. factor, предельные усилия, utilization, определяющий критерий, итерации, невязка и статус сходимости. СП 63, пп. 8.1.20–8.1.30 Предельные усилия
Предельное усилие (весь набор) limit_force_batch LimitForceBatchHandler Выполняет поиск k для каждой строки набора усилий. Таблица строк с коэффициентом, предельными усилиями, критерием и статусом; общий статус ok или partial. СП 63, пп. 8.1.20–8.1.30 Предельные усилия
Предельный момент (N фикс.) limit_moment LimitMomentHandler Оставляет N постоянной и увеличивает изгибающие моменты в заданном направлении до предельного состояния. Предельный момент, масштаб k, utilization, определяющий критерий, итерации и статус. СП 63, пп. 8.1.20–8.1.30 Предельные усилия
Предельный момент (весь набор) limit_moment_batch LimitMomentBatchHandler Ищет предельный момент при фиксированном N по каждой строке набора. Таблица предельных моментов и диагностических полей для каждой строки. СП 63, пп. 8.1.20–8.1.30 Предельные усилия
Предельная сила (Mx, My фикс.) limit_axial LimitAxialHandler Оставляет моменты постоянными и увеличивает продольную силу до достижения предельного состояния. Предельная N, масштаб, utilization, определяющий критерий, итерации и статус. СП 63, пп. 8.1.20–8.1.30 Предельные усилия
Предельная сила (весь набор) limit_axial_batch LimitAxialBatchHandler Выполняет поиск предельной продольной силы для всех строк набора. Таблица предельных N, моментов, коэффициентов использования и статусов. СП 63, пп. 8.1.20–8.1.30 Предельные усилия
Проверка прочности (весь набор) strength_ndm_batch StrengthNDMBatchHandler Для каждой строки находит НДС, затем сравнивает максимальные деформации бетона и арматуры с предельными. Таблица εb,max, εs,max, предельных деформаций, признаков прохождения и диагностических сообщений. СП 63, п. 8.1.24, п. 8.1.30 НДС сечения

Плиты и оболочки по прочности

WA и Капри–Мори — это способы преобразовать мембранно-плиточные усилия в расчётные усилия по направлениям армирования. Они не являются названиями самостоятельных разделов СП 63; нормативная проверка прочности плиты относится к пунктам 8.1.53–8.1.59.

Название в OpenCS Kind Обработчик Что делает и что получает Что возвращает Нормативная база Подробнее
Пластина: прочность (Wood & Armer) shell_simpl_wa_uls ShellSimplWaUlsHandler По усилиям пластины рассчитывает эквивалентные полосовые усилия Wood & Armer и проверяет заданные слои/направления арматуры в ULS. Коэффициенты использования, требуемые/принятые параметры армирования, критическое направление и статус проверки. СП 63, пп. 8.1.53–8.1.59 Плиты и оболочки
Пластина: прочность WA (набор) shell_simpl_wa_uls_batch ShellSimplWaUlsBatchHandler Повторяет WA-проверку по всем строкам усилий пластины. Таблица коэффициентов использования, критических направлений и статусов по строкам. СП 63, пп. 8.1.53–8.1.59 Плиты и оболочки
Пластина: прочность (Капри-Мори) shell_simpl_capri_uls ShellSimplCapriUlsHandler Выполняет упрощённую проверку плиты по схеме Капри–Мори с учётом заданных усилий и армирования. Результаты по направлениям армирования, коэффициенты использования и итоговый статус. СП 63, пп. 8.1.53–8.1.59 Плиты и оболочки
Пластина: прочность Капри-Мори (набор) shell_simpl_capri_uls_batch ShellSimplCapriUlsBatchHandler Выполняет проверку Капри–Мори по всему набору оболочечных усилий. Таблица строк с коэффициентами, критическими направлениями и статусами. СП 63, пп. 8.1.53–8.1.59 Плиты и оболочки
Пластина: прочность (слоистая модель) shell_layered_uls ShellLayeredUlsHandler Решает нелинейный НДС слоистой пластины по слоям материала и проверяет прочность в ULS. Результаты по слоям: деформации, напряжения, внутренние усилия, коэффициенты использования и статус. СП 63, пп. 8.1.53–8.1.59 Плиты и оболочки
Пластина: прочность слоистая (набор) shell_layered_uls_batch ShellLayeredUlsBatchHandler Запускает послойную проверку для каждой строки ShellItems. Таблица строк и агрегированный статус с доступной диагностикой по слоям. СП 63, пп. 8.1.53–8.1.59 Плиты и оболочки

Стальные сечения

Стальные задачи формируют CalcResult с общей утилизацией, признаком прохождения и детализацией отдельных проверок. Для каждой детали сохраняются действующая величина, допускаемая величина, отношение и использованные расчётные переменные.

Название в OpenCS Kind Обработчик Что делает и что получает Что возвращает Нормативная база Подробнее
Проверка по СП 16 (сталь) steel_check SteelCheckHandler Универсальная стальная проверка по выбранному режиму, сечению, материалу и усилиям. utilization, passed и массив деталей с applied, allowable, ratio, passed и переменными. СП 16, разделы 7–11 Стальные сечения
Центральное сжатие steel_central_compression SteelCentralCompressionHandler Проверяет центрально сжатый стальной элемент по прочности и устойчивости. Коэффициенты использования по прочности/устойчивости и общий признак прохождения. СП 16, раздел 7, раздел 10 Стальные сечения
Центральное растяжение steel_central_tension SteelCentralTensionHandler Проверяет стальной элемент при центральном растяжении по заданной площади и усилию. Расчётная проверка прочности, коэффициент использования и статус. СП 16, раздел 7 Стальные сечения
Изгиб steel_bending SteelBendingHandler Проверяет изгибаемый элемент и продольный изгиб по выбранному направлению. Детали проверки прочности и устойчивости, максимальный ratio и статус. СП 16, п. 8.1.2, раздел 10 Стальные сечения
Сжатие с изгибом steel_compression_bending SteelCompressionBendingHandler Проверяет внецентренно сжатый элемент по взаимодействию продольной силы и моментов. Проверки прочности, устойчивости, коэффициенты использования и определяющая формула. СП 16, пп. 8.1.3–8.1.4, раздел 9 Стальные сечения
Растяжение с изгибом steel_tension_bending SteelTensionBendingHandler Проверяет внецентренно растянутый элемент при совместном действии N и изгиба. Результат проверки прочности, коэффициент использования и статус. СП 16, п. 8.1.5, раздел 9 Стальные сечения
Срез steel_shear SteelShearHandler Проверяет стальной элемент по поперечной силе. Расчётные и допускаемые касательные величины, отношение и статус. СП 16, пп. 8.5–8.6 Стальные сечения
Кручение steel_torsion SteelTorsionHandler Проверяет прочность и устойчивость стального элемента при кручении. Детали проверок прочности/устойчивости, максимальный коэффициент и статус. СП 16, пп. 8.8.1–8.9.1, раздел 9 Стальные сечения

Наклонные сечения

Название в OpenCS Kind Обработчик Что делает и что получает Что возвращает Нормативная база Подробнее
Наклонные сечения shear_inclined ShearInclinedHandler Для одной строки усилий строит профиль расчётных плоскостей сдвига и проверяет бетон/поперечную арматуру. Результаты по плоскостям: усилия, расчётные сопротивления, коэффициенты и критическая плоскость. СП 63, пп. 8.1.31–8.1.35 Наклонные сечения
Наклонные сечения (набор) shear_inclined_batch ShearInclinedBatchHandler Выполняет тот же расчёт для всех строк набора усилий. Таблица строк с критической плоскостью, деталями проверок и статусом каждой строки. СП 63, пп. 8.1.31–8.1.35 Наклонные сечения

Предельные состояния второй группы (SLS)

Плиты и оболочки по трещинам

Варианты WA и Капри–Мори используют разные способы разложения усилий плиты по направлениям армирования. Итогом является проверка трещин в эксплуатационной постановке, а не расчёт огнестойкости или ULS-прочности.

Название в OpenCS Kind Обработчик Что делает и что получает Что возвращает Нормативная база Подробнее
Пластина: трещины (Wood & Armer) shell_simpl_wa_sls ShellSimplWaSlsHandler Преобразует усилия пластины методом Wood & Armer и проверяет эксплуатационное состояние трещин по слоям армирования. Ширины/коэффициенты трещин по направлениям, критическая сторона и статус. СП 63, раздел 8.2, пп. 8.2.4–8.2.18 Плиты и оболочки
Пластина: трещины WA (набор) shell_simpl_wa_sls_batch ShellSimplWaSlsBatchHandler Повторяет SLS-проверку WA по набору оболочечных усилий. Таблица ширин/коэффициентов трещин и статусов по строкам. СП 63, пп. 8.2.4–8.2.18 Плиты и оболочки
Пластина: трещины (Капри-Мори) shell_simpl_capri_sls ShellSimplCapriSlsHandler Выполняет SLS-проверку трещин плиты по схеме Капри–Мори. Результаты по направлениям/сторонам армирования, коэффициенты и статус проверки. СП 63, раздел 8.2, пп. 8.2.4–8.2.18 Плиты и оболочки
Пластина: трещины Капри-Мори (набор) shell_simpl_capri_sls_batch ShellSimplCapriSlsBatchHandler Выполняет проверку Капри–Мори по всем строкам набора. Таблица результатов и общий статус пакетной проверки. СП 63, пп. 8.2.4–8.2.18 Плиты и оболочки

Трещины и кривизна стержневого сечения

Название в OpenCS Kind Обработчик Что делает и что получает Что возвращает Нормативная база Подробнее
Момент трещинообразования cracking CrackingHandler Для одного направления момента ищет состояние образования трещины по заданным усилиям и материалам сечения. Момент/усилия трещинообразования, плоскость деформаций, максимальная растягивающая деформация, итерации и статус сходимости. СП 63, пп. 8.2.8–8.2.14 Трещины и кривизна
Момент трещинообразования (весь набор) cracking_batch CrackingBatchHandler Определяет момент трещинообразования для каждой строки набора; несходимость строки не скрывается. Таблица моментов, плоскостей, итераций и строковых статусов; общий статус ok или partial. СП 63, пп. 8.2.8–8.2.14 Трещины и кривизна
Ширина раскрытия трещин crack_width CrackWidthHandler По полной нагрузке и выбранной длительной составляющей рассчитывает раскрытие нормальных трещин. Mcrc, ширины трещин для кратковременной/длительной частей, коэффициенты использования и признаки прохождения. СП 63, пп. 8.2.15–8.2.18 Трещины и кривизна
Ширина раскрытия трещин (весь набор) crack_width_batch CrackWidthBatchHandler Выполняет расчёт ширины трещин по всем строкам набора и сопоставляет строки длительной нагрузки. Таблица ширин кратковременных/длительных трещин, коэффициентов и статусов ok/not_passed. СП 63, пп. 8.2.15–8.2.18 Трещины и кривизна
Полная кривизна total_curvature TotalCurvatureHandler Рассчитывает кривизну по одной строке с учётом участков без трещин и с трещинами, а также длительной составляющей при заданных параметрах. Кривизны по стадиям/направлениям, жёсткость, использованные усилия и статус. СП 63, пп. 8.2.23–8.2.32 Кривизна
Полная кривизна (весь набор) total_curvature_batch TotalCurvatureBatchHandler Рассчитывает полную кривизну для всех строк набора усилий. Таблица кривизн, жёсткостей, стадий работы и статусов по строкам. СП 63, пп. 8.2.23–8.2.32 Кривизна

Огнестойкость

Огневые задачи используют огневое сечение и результат теплотехнического расчёта с температурным полем. Поэтому результат нужно интерпретировать вместе с временем пожара, схемой нагрева, защитным слоем и выбранными температурными характеристиками материалов.

Название в OpenCS Kind Обработчик Что делает и что получает Что возвращает Нормативная база Подробнее
R-проверка (одна комбинация) fire_r_check FireRCheckHandler Проверяет потерю несущей способности железобетонного сечения при пожаре для одной строки усилий и выбранного температурного состояния. Огневая несущая способность, коэффициент/признак прохождения, критический критерий и диагностические данные по сечению. СП 468, пп. 8.4–8.5, свойства при пожаре Огнестойкость
R-проверка (весь набор) fire_r_check_batch FireRCheckBatchHandler Выполняет R-проверку для всех строк выбранного набора усилий. Таблица огневых проверок, критических коэффициентов и статусов по строкам. СП 468, пп. 8.4–8.5 Огнестойкость
Собственный предел огнестойкости R fire_r_time FireRTimeHandler Для одной комбинации усилий проходит последовательность температурных снимков и определяет время достижения предельного состояния. Время R, результат на последнем допустимом/первом недопустимом снимке, коэффициенты и статус. СП 468, п. 8.5 Огнестойкость
Температурная кривизна сечения fire_thermal_curvature FireThermalCurvatureHandler По температурному полю определяет температурные деформации и кривизну поперечного сечения. Температурный профиль, деформации/кривизны, температурные моменты и диагностические данные. СП 468, п. 8.44б Огнестойкость

Дополнительные задачи

Кривизна, кручение и преднапряжение

Название в OpenCS Kind Обработчик Что делает и что получает Что возвращает Нормативная база Подробнее
Конструктивные steel_constructive SteelConstructiveHandler Проверяет конструктивные ограничения стального сечения: минимальные толщины и предельную гибкость. Детали ограничений, фактические значения, допустимые значения, коэффициенты и статус. СП 16, раздел 10 Стальные сечения
Кривизна-момент (двухплоскостной изгиб) moment_curvature_biaxial MomentCurvatureBiaxialHandler Строит составную четырёхучастковую диаграмму момент–кривизна для произвольного направления двухплоскостного изгиба. Набор точек диаграммы, переходы между стадиями, параметры жёсткости и статусы отдельных участков. СП 63, пп. 8.2.23–8.2.32 Диаграммы момент–кривизна
Кручение (Сен-Венан, МГЭ) torsion_bem TorsionBemHandler Решает задачу кручения произвольного контура методом граничных элементов на основе постановки Сен-Венана. Крутильная жёсткость/постоянная, касательные напряжения, функция на контуре и диагностические поля метода. СП 63, пп. 8.1.36–8.1.42; метод — численный Кручение
Кручение (Сен-Венан, МКЭ) torsion_fem TorsionFemHandler Решает ту же задачу Сен-Венана методом конечных элементов по триангулированной области. Крутильная жёсткость/постоянная, напряжения и результаты по конечным элементам. СП 63, пп. 8.1.36–8.1.42; метод — численный Кручение
Потери преднапряжения (СП 63 гл. 9.1) prestress_loss PrestressLossHandler Рассчитывает составляющие потерь предварительного напряжения по заданным материалам, технологии и параметрам арматуры. Потери по стадиям, итоговое напряжение/усилие после потерь и диагностические составляющие. СП 63, раздел 9.1 Преднапряжение

Задачи сечения через OpenSees

Эти три пункта запускают внешний OpenSees.exe для построения диаграмм сечения. Они не являются самостоятельной нормативной проверкой: нормативные ссылки относятся к выбранным законам материалов и интерпретации предельных состояний, а форма диаграммы определяется параметрами расчёта OpenSees.

Название в OpenCS Kind Обработчик Что делает и что получает Что возвращает Нормативная база Подробнее
OpenSees: момент–кривизна сечения opensees_section_moment_curvature OpenSeesSectionMomentCurvatureHandler Генерирует Tcl-модель сечения, пошагово увеличивает кривизну и получает отклик момента. Точки M–κ, состояние материала/волокон, диагностика OpenSees и статус процесса. СП 63, пп. 8.1.20–8.1.30; численный исполнитель — OpenSees OpenSees и МКЭ
OpenSees: диаграмма N–M opensees_section_interaction_nm OpenSeesSectionInteractionHandler Для заданных уровней продольной силы строит одноосные ветви взаимодействия N–M. Наборы точек диаграммы по уровням N, предельные точки, логи и диагностика внешнего решателя. СП 63, пп. 8.1.20–8.1.30; численный исполнитель — OpenSees OpenSees и МКЭ
OpenSees: пространственная диаграмма N–Mx–My opensees_section_interaction_n_mx_my OpenSeesSpatialInteractionHandler Строит пространственную поверхность взаимодействия продольной силы и двух моментов. Пространственная сетка/облако точек N–Mx–My, статусы ветвей, диагностика и артефакты расчёта. СП 63, пп. 8.1.20–8.1.30; численный исполнитель — OpenSees OpenSees и МКЭ

Пакетные задачи и статусы

Суффикс _batch не меняет физический смысл базового расчёта. Он меняет вход: вместо одной строки читается набор из базы данных, а в DataJson сохраняется массив результатов. В зависимости от обработчика строки могут выполняться последовательно, параллельно или с тёплым стартом от предыдущего решения.

Статус Значение
ok Расчёт выполнен и все обязательные проверки пройдены.
partial Пакет завершён, но часть строк не сошлась или вернула ошибку; успешные строки сохранены.
not_converged Одиночный итерационный расчёт не достиг заданной точности.
not_passed Расчёт выполнен, но нормативное условие или ограничение не пройдено.
error Не удалось проверить входные данные или выполнить обработчик.

Несходимость требует инженерной диагностики

Статус not_converged не означает автоматически ошибку геометрии. Проверьте знак Mx/My, направление растянутой зоны, наличие арматуры в растяжении, предел несущей способности, единицы усилий и соответствие диаграммы материала расчётному типу.

Задачи FEM, которые не входят в этот комбобокс

fem_linear и fem_nonlinear запускаются через отдельный раздел МКЭ-схемы и исполняются FemAnalysisExecutor. Они не зарегистрированы в AvailableKinds диалога свойств расчётной задачи и поэтому намеренно не включены в список 51 задач выше. Их результатом является CalcResult с полями и диагностикой внешнего OpenSees; описание постановки находится в разделе МКЭ-расчёты CSfea.

Общий жизненный цикл

flowchart LR
    A[Комбобокс «Вид задачи»] --> B[CalcTask.Kind]
    B --> C[TaskRunner]
    C --> D[Проверка входных данных]
    D --> E[Обработчик задачи]
    E --> F[CalcResult + DataJson]
    F --> G[Таблица, график или отчёт]
  1. Пользователь выбирает название задачи; программа сохраняет соответствующий Kind.
  2. Входные параметры сохраняются в JSON-контракте задачи, а усилия берутся из строки или набора.
  3. TaskRunner выбирает обработчик и передаёт ему сечение, усилия, настройки и контекст базы данных.
  4. Обработчик сохраняет результат даже при несходимости или непрохождении проверки — статус и диагностика не должны исчезать.
  5. Окно результата показывает числовую сводку, таблицу, диаграмму, карту волокон или сообщение об ошибке.