Коэффициенты в РСН и РСУ ЛИРЫ 10: два блока, четыре величины и как не задвоить γf

Почему я вообще полез в это разбираться

У меня есть привычка: я всегда подвергаю сомнению то, что выдаёт программа. Не из недоверия к разработчикам — просто потому, что расчётный комплекс не обязан объяснять, откуда взялось число, а я обязан. Когда в очередном проекте понадобилось собрать пользовательские сочетания вручную, я поймал себя на том, что не могу уверенно ответить на простой вопрос: что именно я пишу в столбце «Коэффициент» — ψ или ψ·γf?

Документация вендора описывает интерфейс: вот блок, вот поля, вот кнопка. Сценария она не разбирает. А путаница здесь возникает закономерно: блок «Коэффициент приведения» лежит в главе про РСУ, и читается как «это только для РСУ». Форумы дают три взаимоисключающих ответа. Поэтому я сделал то, что делаю всегда, когда ответа нет: поставил натурный эксперимент, выгрузил задачу в текстовый формат и перепроверил арифметику решателя руками.

Ниже — результат. Сначала механика, потом числа, потом то, что реально уходит в файл расчётного процессора, и в конце — способ проверить себя за минуту, не читая эту статью целиком.

Версия и дата. Всё, что написано дальше, снято на ПК ЛИРА 10 версии 2024, релиз R3.2 (в протоколе расчёта — Version: 10.2024 (R3.2) x64). Контрольный тест на консоли — 31.08.2026, демонстрационный каркас — 02.09.2026. Норматив в задаче: «Российская Федерация: СП 20.13330.2016».

Демонстрационная задача

Чтобы разговор шёл не на абстрактных примерах, я собрал отдельную демонстрационную модель — обычную, из тех, что делает каждый.

Трёхэтажный монолитный железобетонный каркас административного здания: 18 × 18 м в осях, сетка колонн 3 × 3 пролёта по 6,0 м, высота этажа 3,3 м. Колонны 400 × 400, ригели 300 × 600, плиты перекрытий 200 мм, бетон B25 по СП 63.13330. Сетка конечных элементов плит 1,5 м. В сумме 523 узла и 768 конечных элементов: 48 стержней колонн, 288 стержней ригелей, 432 оболочки плит. Базы колонн защемлены.

Семь загружений — ровно тот набор, который встречается в каждом втором проекте:

И шесть пользовательских сочетаний, каждое из которых что-то демонстрирует: правильное основное, то же самое с задвоенным γf, сочетание с двумя кратковременными, нормативное для второй группы предельных состояний, сочетание типа «и то и другое» и — отдельно — сочетание с нулевым коэффициентом.

Прежде чем что-либо утверждать про коэффициенты, я проверил саму модель. Собственный вес считается вручную элементарно: 432 оболочки × 2,25 м² × 5,00 кН/м² + 288 ригелей × 1,5 м × 3,00 кН/м + 48 колонн × 3,3 м × 4,00 кН/м = 4860,0 + 1296,0 + 633,6 = 6789,6 кН. Ровно столько и дала сумма опорных реакций. Полы: 972 м² × 2,0 = 1944,0 кН. Снег: 324 м² × 1,05 = 340,2 кН. Совпало всё, до килоньютона.

Одно расхождение я всё-таки получил — и оно поучительное. Протокол расчёта в строке «Суммарные узловые нагрузки на основную схему» показывает по первому загружению 681,6 тс, а сумма реакций — 692,35 тс. Разница 10,77 тс. Это не ошибка: 16 колонн нижнего этажа отдают половину собственного веса напрямую в защемлённые узлы, 16 × 0,5 × 3,3 м × 4,0 кН/м = 105,6 кН = 10,77 тс. В «суммарные узловые нагрузки» попадает только то, что приходится на свободные степени свободы. 692,35 − 10,77 = 681,58 тс — сходится с протоколом. Такие мелочи стоит закрывать сразу: непонятая разница в полтора процента имеет привычку через месяц оказываться непонятой разницей в пятнадцать.

Два блока коэффициентов — и это разные блоки

Вот главное, ради чего написана статья. Откройте редактор загружений и выберите любое загружение. В панели «Сочетания нагружений» лежат два независимых набора коэффициентов, и путают их постоянно.

Блок «Коэффициент приведения» — три поля:

• К нормативным нагрузкам
• К расчётным нагрузкам ← сюда вводится γf
• Доля длительности

Блок «Коэффициенты для РСУ» — таблица со столбцами «1 основное», «2 основное», «Сейсмическое», «Особое», «5 сочетание» … «10 сочетание».

Первый блок — это характеристика самого загружения: во сколько раз введённую в нём нагрузку надо умножить, чтобы получить расчётное значение, нормативное значение и длительно действующую часть. Второй блок — это правила автоматического отбора для РСУ.

Ключевое, что нужно унести из этого раздела: первый блок работает и в РСН, и в РСУ. Не «только в РСУ», как читается из расположения главы в руководстве. Он применяется всегда, автоматически, без вашего участия — и именно поэтому дублировать γf в столбце сочетания не нужно.

Значения по умолчанию, которые ЛИРА подставляет во второй блок сама, зависят от вида загружения:

Ещё одна деталь, которая снимает половину вопросов: приведение на уровне самого загружения не применяется. В контрольном тесте загружение величиной 1000 тс в собственных результатах даёт ровно 1000 — ни 1100, ни 500. Коэффициенты включаются только при сборке сочетания. Поэтому, глядя на эпюру от отдельного загружения, вы видите то, что ввели, а не то, что пойдёт в конструирование.

Вот как выглядит блок приведения у семи загружений моего каркаса — значения назначены по СП 20.13330.2016:

Пара пояснений по значениям. Монолитный железобетон — γf = 1,1 (СП 20.13330.2016, табл. 7.1). Полы и перегородки — 1,2 как выравнивающие и отделочные слои заводского изготовления. Полезную я намеренно разделил на длительную (пониженное значение 0,7 кПа, доля длительности 1,0) и кратковременную (остаток 1,3 кПа, доля длительности 0,0) — иначе длительно действующая часть учтётся дважды. Снегу доля длительности 0,5 по п. 10.11. Ветру — 0,0.

Формула: четыре величины на каждое сочетание

Теперь механика целиком. Для каждого сочетания ЛИРА вычисляет не одно число, а четыре, одновременно:

расчётная = Σ ( Pᵢ × γ_расч,ᵢ × kᵢ )

расчётная длительнодействующая = Σ ( Pᵢ × γ_расч,ᵢ × kᵢ × доля_дл,ᵢ )

нормативная = Σ ( Pᵢ × γ_норм,ᵢ × kᵢ )

нормативная длительнодействующая = Σ ( Pᵢ × γ_норм,ᵢ × kᵢ × доля_дл,ᵢ )

где Pᵢ — нагрузка, введённая в загружении, как есть, без пересчёта; γ_расч,ᵢ, γ_норм,ᵢ и доля_дл,ᵢ — три поля блока «Коэффициент приведения»; kᵢ — коэффициент из столбца «Коэффициент» пользовательского сочетания.

Из формулы прямо следует практическое правило:

В столбце «Коэффициент» пользовательского РСН место только для ψ — коэффициента сочетания. γf туда вводить не нужно: он приходит из блока приведения и применяется сам.

Продублируете γf в столбце — испортятся обе ветки сразу. Расчётная получит γf², нормативная — γf вместо единицы. Это и есть та самая тихая ошибка: схема считается, протокол чистый, предупреждений нет.

Что это не абстракция, а буквально столбцы в интерфейсе, видно в таблице «Коэффициенты для РСН» (Анализ и документирование → Таблицы результатов). Там на каждую строку сочетания выводятся ровно эти четыре итоговые величины: «Итог.коэф.к расч.», «Итог.коэф.к расч.дл.дейст.», «Итог.коэф.к норм.» и «Итог.коэф.к норм.дл.дейст.».

Числа: чем именно это доказано

Контрольный тест на консоли

Механику удобнее всего ловить на схеме, где результат раскладывается однозначно. Я взял консоль длиной 1,000 м и четыре загружения с «метками по разрядам» — суммы таких величин читаются по цифрам без калькулятора:

Коэффициент к нормативным взят намеренно нефизичным (0,5) — как метка, чтобы ветки нельзя было перепутать в результате. Дальше — 22 сочетания и ключевые строки:

Пропорция 1100 / 1210 / 990 = ровно 1 : 1,1 : 0,9. Столбец работает чистым множителем, коэффициенты перемножаются — никакой «умной» логики внутри нет. Длительнодействующие части 330 / 363 / 297 — это те же числа, умноженные на долю длительности 0,3.

Строка «Тест × 1,1» и есть цена вопроса. Инженер ввёл γf = 1,1 в блоке приведения, потом на всякий случай вписал 1,1 в столбец — и получил 1210 вместо 1100. Десять процентов, которых никто не заметит: результат больше, значит «в запас», значит претензий не будет.

То же самое на реальном каркасе

На демонстрационном каркасе я собрал два сочетания из одних и тех же пяти загружений. РСН 1 — правильное: в столбце «Коэффициент» везде единицы. РСН 2 — с задвоенным γf: в столбец вписаны значения из блока приведения. Вот что ЛИРА посчитала сама.

В пересчёте на суммарную вертикальную нагрузку сочетания: расчётная ветвь вырастает с 11 832,84 до 13 547,81 кН — на 14,5 %. Нормативная — с 10 369,80 до 11 832,84 кН, на 14,1 %. Обратите внимание на второе число: нормативная ветвь используется для проверок по второй группе предельных состояний, то есть прогибы и раскрытие трещин посчитаются по нагрузке, завышенной на четырнадцать процентов. Ошибка не только «в запас по прочности» — она искажает и деформационные проверки.

И ещё раз про механику: 1,1 превратилось в 1,21, 1,2 — в 1,44, 1,4 — в 1,96. Это ровно квадраты. Никакого «программа сама разберётся» не происходит.

Тип сочетания — это группа вывода, а не выбор ветки

Распространённое заблуждение, которое я и сам когда-то разделял: будто выпадающий список «Используется как» выбирает, по какой ветке считать сочетание. Выбора нет. Считаются обе ветки всегда. Тип управляет только тем, где сочетание покажется:

Автоматические сочетания создаются третьего типа — они присутствуют в обеих группах.

Отсюда следует прямой практический вывод, ради которого стоило разбираться. Для второй группы предельных состояний не нужно заводить отдельные «нормативные» загружения. Ровно ту же схему, ровно те же загружения достаточно снабдить коэффициентом к нормативным нагрузкам, а сочетание пометить как нормативное — и смотреть таблицы НСН. Дублирующий комплект загружений «то же самое, но без γf», который я видел не в одной чужой задаче, не нужен вообще: он удваивает объём модели, удваивает вероятность рассинхронизации и не даёт ничего, чего не даёт один флажок.

В моём каркасе это РСН 4: тип «нормативное», коэффициенты 1 / 1 / 1 / 1 / 0,9 (снегу — ψ как второму кратковременному). Оно не появляется в таблицах РСН и появляется в НСН — как и должно.

Что уходит в файл решателя

Всё вышесказанное можно не принимать на веру. ЛИРА выгружает задачу в текстовый формат расчётного процессора (CP1251, CRLF), и там видно ровно то, что модель отдала решателю. Это, кстати, лучший инструмент самопроверки из существующих: интерфейс может показывать что угодно, а в решатель уходит вот это.

Документ 37 — коэффициенты приведения. Формат строки: номер загружения, к нормативным, к расчётным, доля длительности.

The coefficients of the loadings
( 37/
 1 1.000 1.100 1.000 /
 2 1.000 1.200 1.000 /
 3 1.000 1.200 1.000 /
 4 1.000 1.200 0.000 /
 5 1.000 1.400 0.500 /
 6 1.000 1.400 0.000 /
 7 1.000 1.400 0.000 /
 )

Читается построчно: собственный вес — γf 1,1, вся нагрузка длительная; снег — γf 1,4, длительная половина; ветер — γf 1,4, длительной части нет. Ровно то, что я задал в интерфейсе, без сюрпризов.

Документ 8 — свойства загружений и коэффициенты РСУ.

Combination of calculated effort
( 8/
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1   1.1 0 0 0 0 0 1 1 0.9 1 0 ... /* 1: 1 /
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1   1.2 0 0 0 0 0 1 1 0.8 1 0 ... /* 3: 3 /
2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0.5 1.4 0 0 0 0 0 1 1 0.5 1 0 ... /* 5: 5 /
2 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0   1.4 0 0 0 0 0 1 1 0.5 1 0 ... /* 6: 6 /
 )

Позиция 1 — вид загружения: 0 постоянное, 1 длительное, 2 кратковременное. Позиция 3 — признак знакопеременности (единица у ветра). Позиции 11–13 — то же приведение, но в другом порядке, чем в документе 37: к нормативным, доля длительности, к расчётным. Позиции 19–22 — коэффициенты РСУ: 1 основное, 2 основное, сейсмическое, особое.

Здесь и лежит ответ на вопрос, доходит ли приведение до РСУ. Доходит: три величины блока приведения физически записаны в документ РСУ. В интерфейсе это же видно в таблице «Коэффициенты для РСУ», где рядом со столбцами «1 осн.», «2 осн.», «Сейсмич.», «Особое» стоят «Коэф.к расч.», «Коэф.к норм.» и «Доля дл.». В документации это явно не сказано — но в файле решателя написано прямым текстом.

Числами это подтверждается так (контрольный тест):

Видно, что РСУ применил ψt2 = 0,9 второму кратковременному по СП 20.13330.2016 — поверх приведения, а не вместо него. Нормативная ветвь НСУ существует и работает по той же схеме: именно её используют конструирующие системы при подборе сечений по второй группе. Всего РСУ даёт четыре группы — А (расчётные длительно действующие), В (расчётные полные), АН и ВН (нормативные); в таблицы печатаются А и В.

Документ 38 — состав РСН. Формат: <тип> <№ загружения> <коэффициент> … /*<№ РСН> /, где тип 10 — расчётное, 20 — нормативное, 0 — и то и другое.

The combination of loadings
( 38/
 10 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1                 /*1 /
 10 1 1.1 2 1.2 3 1.2 4 1.2 5 1.4       /*2 /
 10 1 1 2 1 3 1 4 0.9 5 1 6 0.9         /*3 /
 20 1 1 2 1 3 1 4 1 5 0.9               /*4 /
 0 1 1 2 1 3 1                          /*5 /
 10                                     /*6 /
 )

Первая строка — правильное сочетание: одни единицы. Вторая — то же самое с задвоенным γf, и здесь ошибка видна невооружённым глазом, потому что 1,1 / 1,2 / 1,4 в этой позиции быть просто не может: это не коэффициенты сочетания, это коэффициенты надёжности. Третья строка — два кратковременных, ψt1 = 1,0 снегу и ψt2 = 0,9 ветру. Четвёртая помечена типом 20 — нормативное. Пятая типом 0 — и то и другое.

А шестая строка состоит из одного числа «10». Про неё — отдельно.

Две ловушки

Ловушка первая: коэффициент 0 не обнуляет, а исключает

Интуиция говорит: если я хочу временно исключить загружение из сочетания, поставлю ему коэффициент 0 — вклад станет нулевым, остальное посчитается как было. Так вот, вклад действительно станет нулевым, но не потому, что умножили на ноль. Загружение выпадает из состава сочетания целиком.

В моей задаче РСН 6 собрано из семи загружений с нулевыми коэффициентами у всех. В документе 38 от него осталась строка из одного числа — типа сочетания. Ни одной пары «загружение — коэффициент». А протокол расчёта выдал дословно:

23:48 2145_    В строке 6 РСН отсутствуют загружения.

Формально это не дефект — предупреждение есть, оно в протоколе, его видно. Но поведение контринтуитивное, в документации не описано, а протокол читают не все и не всегда. Практический вывод простой: обнулить вклад загружения коэффициентом нельзя. Если загружение не нужно в сочетании — его там просто не должно быть.

Кстати, тот же эффект работает и в правильных сочетаниях, просто незаметно. В моём РСН 1 ветровым загружениям стоит 0 — и в документе 38 их в этой строке нет. Всё корректно, но полезно понимать, что «ноль в столбце» и «загружение в составе сочетания» — взаимоисключающие вещи.

Ловушка вторая: дублирование γf портит обе ветки

Про это уже сказано числами выше, но повторю в одной формулировке, потому что это главный вывод статьи. Столбец сочетания — чистый множитель, применяемый поверх приведения, к обеим веткам сразу. Записав туда γf, вы получаете:

• в расчётной ветке — γf², то есть завышение на (γf − 1) × 100 % от уже расчётного значения;
• в нормативной ветке — γf вместо единицы, то есть нормативные усилия, завышенные ровно в γf раз.

Первое ошибочно «в запас» и потому не ловится. Второе не в запас ни по какой логике: прогибы и трещиностойкость считаются по завышенным нагрузкам, а вывод из этих проверок делается такой же уверенный, как из корректных.

Как проверить себя за минуту

Самый надёжный эталон правильного заполнения столбца лежит в самой программе. Сгенерируйте автоматические сочетания и посмотрите, какой коэффициент ЛИРА ставит сама.

В контрольном тесте автогенератор проставил постоянному загружению 1,0 — и сочетание из одного постоянного дало 1100, а не 1210. Это независимое подтверждение от самого вендора: его собственный генератор γf в столбце не дублирует, там у него только ψ — единица либо 0,9 второму по значимости кратковременному, то есть ψt1 и ψt2 по СП 20.13330.2016.

Правило самопроверки, которое я теперь применяю всегда: если в столбце «Коэффициент» пользовательского сочетания стоит что-то, кроме 1,0 и коэффициентов сочетаний по СП 20 (0,9; 0,7 и подобных), — остановитесь и проверьте, не приехал ли туда γf. Значения 1,1 / 1,2 / 1,3 / 1,4 в этом столбце почти всегда означают ошибку.

Есть и второй способ, ещё быстрее: выгрузить задачу в текстовый формат и посмотреть на документы 37 и 38 рядом. Если одни и те же числа встречаются в обоих — γf задвоен.

(Отдельная история — что при этом происходит с самим генератором автосочетаний в свежесозданной задаче. Ему будет посвящён отдельный разбор.)

Резюме

1. У загружения два независимых блока коэффициентов. «Коэффициент приведения» (к нормативным, к расчётным, доля длительности) — характеристика самого загружения; «Коэффициенты для РСУ» — правила автоматического отбора. Первый блок работает и в РСН, и в РСУ, несмотря на то что описан в главе про РСУ.

2. Каждое сочетание даёт четыре величины сразу: расчётную, расчётную длительнодействующую, нормативную и нормативную длительнодействующую. Все четыре видны в таблице «Коэффициенты для РСН».

3. В столбце «Коэффициент» пользовательского РСН место только для ψ. γf уже приехал из блока приведения. Дублирование даёт γf² в расчётной ветке и γf вместо единицы в нормативной — то есть портит обе.

4. Тип сочетания задаёт группу вывода, а не ветку расчёта. Обе ветки считаются всегда. Для второй группы предельных состояний отдельные «нормативные» загружения не нужны — достаточно коэффициента к нормативным и типа «нормативное».

5. Коэффициент 0 не обнуляет вклад, а исключает загружение из сочетания. В документе 38 строка остаётся пустой, протокол выдаёт 2145_ В строке N РСН отсутствуют загружения.

6. Приведение доходит и до РСУ. Три величины блока приведения физически записаны в документ 8 и видны в таблице «Коэффициенты для РСУ». Нормативная ветвь РСУ (НСУ) существует и используется при подборе сечений по второй группе.

7. Способ самопроверки — автогенератор. Сгенерируйте автоматическое сочетание и посмотрите на коэффициент, который ЛИРА поставила сама: это эталон, встроенный в саму программу. Второй способ — сравнить документы 37 и 38 в текстовой выгрузке.

И общий принцип, который эта тема иллюстрирует лучше многих. Ошибка, которая делает результат больше, не ловится проверками на прочность — она ловится только пониманием того, откуда взялось число. Расчётный комплекс не обязан объяснять; объяснять обязаны мы.

Литература и нормативные документы

1. СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия». Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*. — п. 6.1–6.4 (сочетания нагрузок), табл. 7.1 (коэффициенты надёжности по нагрузке), п. 8.2.2, п. 10.11.
2. СП 63.13330.2018 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения».
3. ПК ЛИРА 10 (2024). Руководство пользователя. Глава 6 «Расчётные сочетания усилий и нагрузок» — пп. 6.1, 6.1.1, 6.7; рис. 6.1, 6.6, 6.7.
4. ПК ЛИРА 10 (2024). Руководство пользователя. Приложение А «Формат входного файла расчётного процессора» — п. А.6, документы 8, 29, 37, 38.
5. Перельмутер А. В., Сливкер В. И. Расчётные модели сооружений и возможность их анализа.

Читайте также в этом цикле

• B7. «РСН против РСУ в Лире 10: что выбирать для нелинейных и особых расчётов» — парная статья к этой. Там — стратегия выбора между РСН и РСУ; здесь — механика коэффициентов, общая для обоих.
• C2. «Не верю: система контроля достоверности МКЭ-расчёта» — общий регламент проверки машинного расчёта. Настоящая статья — живой пример его применения: ручная перепроверка арифметики решателя по текстовой выгрузке задачи.
• B1. «Диаграмма сходимости» и B3. «Шаговый нелинейный решатель» — дисциплина чтения протоколов и контроля результатов.
• F1. «1616: Ошибки при задании длин форкопов» — предыдущая статья линии производственных разборов, тот же жанр: проблема, расследование, переносимое правило.