JP7358798B2 - 解析方法、プログラム及びシステム - Google Patents
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Description
実施形態に係る性能評価方法は、有限要素を用いてコンクリート構造物をモデル化し、ひび割れ面積を算出することによって行われる。以下の説明では、理解を容易にするため、図1のように矩形の鉄筋コンクリート耐震壁100Aを解析モデル100としてモデル化し、有限要素解析の後に性能評価を行うケースを想定する。鉄筋コンクリート耐震壁100Aは、X軸方向(水平方向)及びY軸方向(鉛直方向)に延びる平板上の部材である。鉄筋コンクリート耐震壁100Aの下端部は、図1(a)に示すように、ローラーとピンによって単純支持される。
上記実施形態の変形例について以下に説明する。変形例では、コンクリート構造物の有限要素解析モデルの一要素を考慮する。一例として、図4(a)に示すように、有限要素解析モデルのコンクリート部分における1つの要素mnを想定し、解析過程でのある1ステップにおける、または解析結果における状態を考えるものとする。
上述の性能評価方法の妥当性について検証を試みるため、試験体を用いて実験を行い、実験結果と解析結果とを比較した。以下に詳述する。
図5には、試験体形状を、図6には試験体諸元を示す。試験体は鉄筋コンクリート造耐震壁である。試験体は、中央部に耐震壁(以下、壁板ともいう)を有し、その左右に側柱を配置している。また耐震壁の上下には左右に延出するスタブが固定されている。ひび割れを観察しやすくするため、壁及び柱の表面は白ペンキで塗装した。
加力方法について述べる。実験では、図5に示すように、最初に両側柱の上部にそれぞれ146kNの柱軸力を加えた。柱軸力は試験体のコンクリート圧縮強度に対して軸力比を0.1となるように算定した。
耐震壁のひび割れ性状を把握するため、耐震壁に生じたひび割れの幅を密に計測した。ひび割れ幅の計測は、非特許文献1の方法に基づき、ステレオカメラを用いた3次元画像変位計測により行った。
図9に水平荷重-変形角関係を示す。初亀裂発生点は壁の斜めひび割れを最初に目視確認した点である。また、壁筋の降伏点は、耐震壁(壁板)の中央に設置した壁縦横筋に150mm間隔で貼付したひずみゲージ(図7)の値より、降伏ひずみに達した箇所が最初に現れた点である。
次に、試験体を有限解析モデルMによってモデル化し、解析結果を実験結果と比較した。以下に詳述する。
図13に実験とFEM解析の荷重-変形関係を示す。解析は、負側加力において実験よりも荷重がやや高かったが、荷重-変形関係の骨格曲線、耐震壁の初亀裂発生タイミング等については、FEM解析により実験結果を精度良く再現できている。
耐震壁の範囲全体でのひび割れ面積と、解析モデルMの変形後の節点座標から算定した耐震壁の面積を比較した。解析モデルMにおけるひび割れ面積は、上述の方法により、解析モデルMの各要素における面積増分に基づき算出した。
上記構成では、コンクリート構造物の有限要素モデルに対する有限要素解析を実行し、要素の面積増分に基づいて前記コンクリート構造物のひび割れ面積を算出する方法を用いている。そのため、特に分散ひび割れモデルのように、ひび割れ幅を陽に出力することができない要素を用いて有限要素解析を行った場合であっても、変形後の要素面積(または体積)からひび割れ性状を定量的に評価できる。そのため、コンクリート構造物の性能評価を正確に行うことができる。
100A コンクリート構造物
Claims (4)
- コンクリート構造物の有限要素モデルに対する有限要素解析を実行し、
前記有限要素モデルの要素の初期状態からの面積増分に基づいて前記コンクリート構造物のひび割れ面積を算出する方法。 - 前記ひび割れ面積を用いて前記コンクリート構造物の性能評価を行う、請求項1に記載の方法。
- コンクリート構造物の有限要素モデルに対する有限要素解析の出力データを取得し、
前記有限要素モデルの要素の初期状態からの面積増分に基づいて前記コンクリート構造物のひび割れ面積を算出する処理を、コンピュータに実行させるプログラム。 - 有限要素によってモデル化したコンクリート構造物の有限要素解析を実行するためのプログラムを記憶する記憶装置と、
前記プログラムを実行可能な制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記有限要素モデルの要素の初期状態からの面積増分に基づいて前記コンクリート構造物のひび割れ面積を算出する、システム。
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