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Q&AEngineer's Studio Q&A ('17.05.19)

NEW! 更新内容

Q1−157.名古屋高速ゴム支承(免震支承)の支承データベースにないものを追加する方法('17.05.19)

Q1−158.2次元モデルを作成する場合の注意点は?('17.05.19)

Q1−159.加速度波形データを確認する方法('17.05.19)

Q1−160.加速度波形を変更する方法('17.05.19)

目  次
 

Q.5分でわかる入力から出力までの操作手順は?

Q.平板要素でモデル化する際の留意点は?

Q1−1.カラーで印刷したい

Q1−2.非線形ばね(圧縮のみ効く)の設定は可能?

Q1−3.アウトライン要素の「接続点」とは?


Q1−4..ひび割れひずみを確認したい

Q1−5.平板要素に地盤ばねを配置する方法は?

Q1−6.3次元のコンクリート部材の弾塑性解析は可能?

Q1−7.入力画面、結果画面、レポート出力の数字の有効桁数を変更するには?

Q1−8.アウトラインエディタの接続点タブにある「Default origin」とは何か?
Default Originの位置を変更することはできるか?


Q1−9.平板要素とフレーム要素が混在するモデルで収束しない

Q1−10.「Engineer's Studio」と「UC-win/WCOMD」との違いは?

Q1−11.震度算出(支承設計)の固有周期算出とEngineer's Studioの固有値解析の違いは?特に減衰定数の有無による違いがあるか?

Q1−12.道路橋示方書耐震設計編の地震波をインポートする方法は?

Q1−13.フレーム要素の分割のように、一度作成した平板要素を複数の平板要素に分割したい

Q1−14.アンドゥ、リドゥの機能は?

Q1−15.Engineer's Studioは、64ビットCPUに対応しているか?

Q1−16.フレーム要素のi端とj端に異なる断面を割当てて変断面部材としたが、断面照査は可能か?

Q1−17.平板要素の死荷重は自動的に生成されるか?

Q1−18.平板要素のモデルの支点条件は、1つの節点を全方向(6成分)固定としてよいか?

Q1−19.エクセルデータをコピーして、節点エディターに貼り付ける方法は?

Q1−20.入力した荷重値を出力する方法は?

Q1−21.両端固定の水平梁に鉛直荷重を載荷する解析を幾何学的非線形で行うと、支点には鉛直反力だけでなく、水平反力が発生する理由?

Q1−22.平板要素に分布ばねを与える方法は?

Q1−23.橋梁の全体系モデルを解析したが、計算結果がおかしい。たとえば、支承を表すばね要素に発生した力が異常に大きいなど。

Q1−24.ばね要素の要素座標系を全体座標系とは異なる向きに設定できるか?

Q1−25.非線形単調増加解析を行うときの最低ステップ数は?

Q1−26.3次元CADファイルから平板要素を作成するには

Q1−27.断面と連動したM−φ要素の設定手順は?

Q1−28.断面照査や限界状態照査を行う着目点が多数ある場合の設定方法は?

Q1−29.M−φ要素の時刻歴結果にi端側やj端側がない理由は?

Q1−30.M−φ要素の断面照査や曲率照査の注意点は?

Q1−31.降伏剛性で固有値解析で解析を行うには?

Q1−32.警告メッセージ『静的荷重が存在しません。』が表示される。問題ないか?

Q1−33.格子状に組んだフレーム要素の交差部における死荷重が重複しないようにするには?

Q1−34.平板要素のコンタ図切断面の断面力分布図を画像に出力したとき、画像が真っ黒になってしまう原因は?

Q1−35.鋼製橋脚や鋼橋の解析は?

Q1−36.Mmin < M < Mmax という形の照査で比率はどのように算出しているか?

Q1−37.RC部材ををファイバー要素でモデル化するときの断面分割数は?

Q1−38.固有値解析に地震波形は関係するか?

Q1−39.橋梁を全体系でモデル化して固有値解析を行った場合、計算結果の1次モードが卓越していると考えてよいか

Q1−40.ファイバー要素の断面(ファイバー断面)の分割数は?

Q1−41.せん断応力度の照査を行うには?

Q1−42.降伏剛性を設定して解析を行う設定方法は?

Q1−43.「ナビゲーション|荷重|荷重の定義|荷重値|基本荷重」で『節点-強制変位』とした場合の変位の単位は?

Q1−44.残留変位の照査で降伏しているかどうかの判定をばね要素に割当てられているばね特性の骨格形状で判定していない理由

Q1−45.ばね要素を利用したM−θモデルを作成する方法は?

Q1−46.固有値解析を「全断面有効の剛性」と「降伏剛性」のいずれかで実施するには?

Q1−47.H鋼などの鋼材の断面性能の値を登録すること可能か?

Q1−48.平板要素の計算結果CSVエクスポートを行うと「断面力と変形」は、GPポイト1〜4の結果が出力されるが、せん断力とひずみ」では、GPポイント0の1行しか出力されないのはなぜ?

Q1−49.材料としてガラスを使用したい

Q1−50.任意形状メッシュ要素を作成するとき、メッシュパラメータの境界メッシュサイズの初期値1.000mは標準的な値と考えてよいか?

Q1−51.免震橋の設計で、固有値解析は免震支承の等価剛性で行い、動的解析時には免震支承を表すばね要素をバイリニア型として計算させたい

Q1−52.多数の荷重ケースで載荷しているフレーム要素の断面力図を、各荷重ケースで統一したスケールにしてレポート出力したい

Q1−53.モデルジェネレータで複数の平板要素のグループを作成し、それらを合体して節点を共有するようにできるか?

Q1−54.「橋脚の設計」、「震度算出(支承設計)」からエクスポートしたesファイルのM−φ特性は修正する必要があるか?

Q1−55.断面幅1mに鉄筋を150mmピッチで配置するとき、鉄筋本数は1000/150=6.6666本となるが、鉄筋の本数を小数点付きで入力できない。どうすればよいか?

Q1−56.ナビゲーション「荷重|ランの定義|初期状態」で、初期状態の断面力をランで使用する場合、シーケンス荷重で死荷重の単調載荷と動的荷重を入力すると、初期断面力は重複して考慮してしまう?

Q1−57.曲線橋などのように二軸曲げを受ける橋脚柱をM−φ要素でモデル化した場合に解析結果は正しいか?

Q1−58.ケーブル要素と梁要素の違いは何か?

Q1−59.鋼製橋脚をファイバー要素でモデル化した解析では、ひずみの評価は板厚中心となるか、それとも板外縁となるか?

Q1−60.平板要素断面力でテーブル表示したときに現れる「平板要素 現在情報」とは何か?

Q1−61.平板要素断面力でテーブル表示したときに現れる「平板要素 (Max/Min)」とは何か?「平板要素 現在情報」との違いは?

Q1−62.橋脚の設計や震度算出(支承設計)からエクスポートしたデータをEngineer's Studioで読み込んだ後、どのような操作が必要か

Q1−63.平板要素作成の「品質」とは?

Q1−64.コンタ図の凡例を設定する簡単な方法は?

Q1−65.平板要素の結果で、平板要素の名称の後に括弧に入った数字は何を意味しているか?

Q1−66.時間的に変化する動的荷重を節点荷重として入力する方法は?

Q1−67.旧活荷重(TL-20)を対象とした影響線解析の設定方法は?

Q1−68.リボン「照査|断面照査」にある『フィルタリング』とは?

Q1−69.プログラムで算出されたねじり定数と手計算で算出したねじり定数の値が少し異なる理由は?

Q1−70.斜橋、曲線橋などでは、部材が二軸曲げを受ける。このような場合のモデル化方法と照査方法は?

Q1−71.ファイバー要素が降伏した時などの損傷したステップを確認する方法は?

Q1−72.道路橋示方書V耐震設計編に準拠したM−θモデルの作成方法は?

Q1−73.分布ばねを全体座標系で定義できるか?

Q1−74.ナビゲーション「モデル特性|平板要素の断面」で「平板鉄筋材料」が選択できない

Q1−75.CADデータのdwgファイルをインポートすると失敗する

Q1−76.照査点以外で部材の最大モーメントやせん断力を表示させる方法は?

Q1−77.フレーム要素のねじり定数J(m^4)が公式による手計算の結果と一致しない

Q1−78.フレーム要素の断面力結果を表計算ソフト「Microsoft Excel」の形式で保存するには?

Q1−79.フレーム要素の断面照査の結果を表計算ソフト「Microsoft Excel」の形式で保存するには?

Q1−80.プレストレス部材をM−φ要素でモデル化し、初期断面力を与える方法は?

Q1−81.平板要素の入力で、メッシュ要素内の一部のプリミティブを修正する方法は?

Q1−82.平板要素に地盤抵抗を表すばね要素を自動配置するときの設定画面「平板要素地盤ばね生成」にある「長さ」は解析に影響するか?

Q1−83.システムオプションのカラー設定で色を変更した場合、異なるユーザや別のコンピュータにも変更したカラー設定を利用したい

Q1−84.地盤抵抗を表現するばねを設定する方法は?

Q1−85.平板要素の結果「コンタ切断図」において、プリミティブ平均結果の数値表示が小数点以下3桁です。この桁数を変える方法は?また、フォントの色を変更する方法は?

Q1−86.軸力変動の影響が無視できない場合のM−φ要素を用いた道路橋の動的解析を行うには?

Q1−87.ファイバーオリジナル、ファイバー1次、ファイバー2次の違いや使い分け

Q1−88.鋼材の座屈解析を行えるか?

Q1−89.1つのメッシュ要素に多数のプリミティブが存在する場合に、分解する方法は?

Q1−90.ばね特性の種類がバイリニアの場合に、以下のメッセージが表示された。対処方法は?
===========================
[4200] (2) いくつかのエラーが 各ばね定義 にあります。
レベル3の基準は*.**(数字)以上の値を指定してください。
レベル3の基準は*.**(数字)以下の値を指定してください。
===========================


Q1−91.「M-φ要素」画面で地震動の「タイプU」を選択するとエラー「パラメータを見直してください」が発生するのはなぜか

Q1−92.モーメント図などをDXFにエクスポートする際に節点の大きさや支点の大きさなどを別のランと揃える方法は?

Q1−93.平板要素を用いた頂版と壁の接合部(ハンチ有り)のモデル化方法は?

Q1−94.活荷重の入力をして計算したが、結果が表示されないのは何故?

Q1−95.「***.ms2は開けません。指定されたファイルが見つかりません。」というエラーが発生し、保存ができない

Q1−96.「節点が1つ以上の剛体要素に接続されています」というエラーメッセージが発生する。
ラーメン構造の隅角部のように、一つの節点を介して1つ以上の剛体要素を持たせたい場合は、どのように設定したらよいか。


Q1−97.ナビゲーション「固有値解析と減衰定数|減衰定数」において、「要素」タブでαを入力する場合と、「節点タブ」でαを入力するのではどのような違いがあるか。どちらのαにも入力するとダブルカウントになるのか。

Q1−98.固有値解析を行なう際、「計算するモード数」の指定が可能であるが、「計算するモード数」を変更すると固有値解析の結果が変わる理由

Q1−99.曲率照査を行うステップでの軸力を用いて許容曲率を算出するには?

Q1−100.フレーム要素に時刻歴の動水圧を与えたい

Q1−101.強制変位を与えるには

Q1−102.リボン"結果"タブの[ナビゲーション|荷重ケース結果|荷重ケース]の使い方が知りたい

Q1−103.リボン"レポート"タブの"入力データ"の操作を教えて下さい

Q1−104.絶対加速度と相対加速度の違いは?

Q1−105.製品同梱の各サンプルファイルの概要が知りたい

Q1−106.レポート出力の概要について教えてほしい

Q1−107.レポート出力の「任意設定」の基本的な設定方法が知りたい

Q1−108.レポート出力の図を拡大することはできるか

Q1−109.平板要素モデルで、節点以外の場所へ集中荷重を載荷したい

Q1−110.示方書条項の入力が「断面照査用詳細入力」と「断面照査」の2箇所ある理由?

Q1−111.フレーム要素の断面を斜めにしたい。[ナビゲーション|節点と要素|フレーム要素]にある各フレーム要素の「主軸座標系の回転(°)」の値を変更することで回転させたが、問題ないか?

Q1−112.[ナビゲーション|荷重|質量一覧|荷重を質量へ変換」は、どのような場合に使用するのか

Q1−113.固有値解析の結果が動的解析に必要な理由は?

Q1−114.断面の大きさが異なるフレーム要素では断面の図心位置が骨組み線となるのでずれてしまう。このような場合の対処方法は?

Q1−115.活荷重を定義して影響線解析を行うと計算はエラーなく終了したが、解析結果を確認できない。

Q1−116.節点や要素をクリックしても選択状態にならない、マウスを移動させた残像が残る等の3次元の描画が適切に行われない問題への対処方法は?

Q1−117.特定のフレーム要素(M-φ要素、ファイバー要素を含む)の色を変更したい

Q1−118.複数のフレーム要素に分布荷重を載荷する方法は?

Q1−119.ナビゲーション「荷重|荷重の定義|荷重値|基本荷重」の入力で、複数の要素を「対象」列に簡単に入力する方法は?

Q1−120.プレストレス部材の非線形性を考慮するときに、ファイバー要素でモデル化する方法とM−φ要素でモデル化する方法の違いは?

Q1−121.要素の接続関係を視覚的に確認したい

Q1−122.i端とj端とに異なる断面を割り当てて、変断面部材とするには?

Q1−123.構造物内の任意の位置に時刻歴波形の衝撃荷重を与える方法は?

Q1−124.「Engineer's Studio」で作成したデータを「UC-win/FRAME(3D)」で読み込む方法はあるか?

Q1−125.Ver.6 にて導入されたコンテキストコマンドについて知りたい

Q1−126.FEM解析を行うと「収束できませんでした」というメッセージが表示され、最後まで計算できない場合の対処方法は?

Q1−127.示方書条項が「道示-V H24 [Mu,Ma]」の場合の鋼製橋脚断面に対する照査用詳細入力画面「道示VH24オプション」において、コンクリートを充填した鋼製橋脚断面の断面2次半径が充填しない場合よりも小さくなる理由は?

Q1−128.示方書条項が「道示-V H24 [Mu,Ma]」の場合のRC断面に対する照査用詳細入力画面「道示VH24オプション」において、「横拘束筋の間隔s」と「塑性ヒンジ長算定用の横拘束筋の有効長d'」の違いは?

Q1−129.「ナビゲーション|モデル特性|フレーム要素の断面|断面サムネイル」画面の断面データを他のes(esx)ファイルで使用するには?

Q1−130.フレーム要素のi端やj端に着目点を設定できるが、中間部に設定できない理由

Q1−131.平板要素の結果「コンタ切断図」の内容をレポート出力する方法

Q1−132.テーパーのついた部材(部材厚が変化)を平板要素でモデル化できるか

Q1−133.「橋脚の設計」で作成したデータをエクスポートして「Engineer's Studio」で読み込み、動的解析を行うと支点が不安定となる

Q1−134.平板要素にプレストレスを考慮したい

Q1−135.断面照査用詳細入力において、斜引張鉄筋 実配置面積Awrealの算出方法

Q1−136.「橋脚の設計」で作成したデータをEngineer's Studioの形式でエクスポートし、Engineer'sStudio側で塑性率の照査を行いたいが、モデルチェックの段階で以下のエラーが発生する
--- from ---
[4395](4)塑性率の照査:橋脚変位算出に対応していない設定のため、断面計算に失敗しました。
--- to ---


Q1−137.「橋脚の設計」からエクスポートしたデータにて、鉄筋径を変更したが曲率照査の結果に反映されない

Q1−138.固有値解析の結果で1次モードや2次モードの変形モードを図化できる数値(変位のような量)を取得したい

Q1−139.結果表示において、変形性能基準や曲率のコンターの表示色を変更したい

Q1−140.下記のようなエラーが発生する場合の対処方法は?
============================
警告
[4180] (3) 支点条件では、変位を与えることができません。
============================


Q1−141.下記のようなエラーの対処法は?
===============================
[4010] (11) フレーム要素の剛性が正しくありません。
曲げ剛性 : E * Izp = 0
===============================


Q1−142.解析可能な最大節点数、あるいは最大要素数はあるか?

Q1−143.弾性梁要素の剛性を降伏剛性とした線形弾性解析を行いたい

Q1−144.斜杭の基礎ばねAvvは橋軸方向と直角方向の2種類あるが、どちらを入力したらよいか

Q1−145.1つの支点の行に複数の節点を指定することはできないか

Q1−146.断面照査結果からNG等になる要素を着色して表示させることはできるか

Q1−147.主軸座標系が傾いてしまう。任意に角度を設定できないか?

Q1−148.結果付きで保存する際に、作業フォルダや保存先フォルダをローカルPCだけでなく、ネットワーク上にあるPCに設定してもよいか?

Q1−149.動的解析後、柱基部の鉛直力、水平力、モーメントの初期値、最大値、最小値を確認する方法

Q1−150.「座標系」ダイアログでのばね要素座標系の指定方法を知りたい

Q1−151.橋梁の動的解析の結果から、橋軸方向の遊間を取り出したい

Q1−152.ダンパーのモデル化方法を知りたい

Q1−153.H24道路橋示方書V耐震設計編「7.2 動的解析に用いる地震動(3)」解説文(p.112)「入力地震動の振幅の正負を変えた場合」に相当する入力方法は?

Q1−154.ランの解析において途中のステップで支点条件を変更することはできるか

Q1−155.レポートの標準出力でプレビューを実行したが、何度試してもフリーズして表示されない

Q1−156.フレーム要素に温度荷重を考慮するには?

Q1−157.名古屋高速ゴム支承(免震支承)の支承データベースにないものを追加する方法

Q1−158.2次元モデルを作成する場合の注意点は?

Q1−159.加速度波形データを確認する方法

Q1−160.加速度波形を変更する方法



 

Q.

5分でわかる入力から出力までの操作手順は?
A. (1)単純梁の例
単純梁を例にとって、5分の動画を用意しました。下記リンクを再生してください。
 
内容は以下のとおりです。
・モデルは、単純梁
・荷重は、台形分布荷重
・断面は、A,I,Jを直接入力する数値断面
・流れは、入力→計算→結果画面→レポート出力

(2)標準出力
本プログラムの基本となるレポート作成方法は、各結果画面からレポートへ順次追加するという操作です。
この他に、出力リストを自動生成するボタンがあります。この操作手順を1分の動画で用意しました。下記リンクを再生してください。
 
内容
・(1)の単純梁の結果出力リストを自動整正
・面内成分のみを指定
・面外成分を除外

Q. 平板要素でモデル化する際の留意点は?
A. 製品に同梱されている下記文書をご一読ください。この文書には、平板要素の結果が正しいかどうかを判断する材料と対策案が記載されています。

和文:「平板要素の使用に関するガイドライン」 (PlateElementUsageGuidelines_JPN.pdf)
英文:「Plate Element Usage Guidelines」 (PlateElementUsageGuidelines.pdf)

Q1−1. カラーで印刷したい
A1−1. Ver.1.01.00で、白黒/カラー出力設定をシステムオプションの「カラー設定」に追加しました。
添付図をご覧ください。


Q1−2. 非線形ばね(圧縮のみ効く)の設定は可能?
A1−2. ばね要素をご利用いただくと設定可能です。
ばね特性には、線形ばね、非線形ばねが定義できます。

設定の方法につきましては以下のヘルプをご覧ください。
目的別ガイド|ばね要素の作り方
モデル特性|ばね特性

Q1−3. アウトライン要素の「接続点」とは?
A1−3. ヘルプの
モデル特性|アウトライン詳細
のアウトラインビューをご覧下さい。
アウトライン要素の接続点は、上記に示すように、図形をドラッグするときに吸着する点に指定することができます。

アウトライン要素は重ねることができます。アウトライン要素どうしは、重ねても面積や断面二次モーメントは二重に計上されません。複数のアウトラインが配置されていると、それら全体の外形(輪郭)だけが認識されます。断面を作成するときには図形どうしの重なりが考慮されます。

したがって、任意形状の断面を作成する方法は、アウトラインエディタにおいて、
既存のアウトライン要素を重ねる、控除して中空にする
アウトラインの直接入力を用い、座標で外形をつくる
が考えられます。前者には、
・矩形 (小判形状は矩形で作成します)
・円
・I-T 桁
・上部構造
・多主版桁
・台形
・任意台形
・楕円
・任意四角形
・任意T桁
があります。後者は、アウトラインエディタ内の
・直接入力
を呼び出します。

Q1−4. ひび割れひずみを確認したい
A1−4. ひび割れひずみは、全ステップ、全レイヤで保存されています。下図に示す「ランの結果|ひび割れひずみ」で確認できます。直交かせん断を指定し、ステップを進め、レイヤを指定するとテーブルにひずみが表示されます。
E1-54-1-ひび割れ1
と表示されている意味は、
[平板要素名]-[プリミティブ番号]-[ガウス点番号]-[ひび割れ番号]
です。ただし、図にはガウス点番号やひび割れ番号を表示していないので、図をみながら対照する作業が伴います。



Q1−5. 平板要素に地盤ばねを配置する方法は?
A1−5. 弊社ホームページのUp&Comingサポートトピックス / Engineer’s Studio(R)
に、平板要素に地盤ばねを配置する手順が解説されています。これを参考にしてみてください。

「平板要素に地盤ばねを配置するには」
http://www.forum8.co.jp/topic/up94-support-topics-ES.htm

ヘルプの解説は、
 「Engineer's Studio Help|リボン|モデル|地盤ばね」
です。サンプルデータは「3DBox-GroundSpring.es」です。

特に、「平板要素地盤ばね生成」画面におけるばね要素の方向の設定が重要です。
それが正方向の場合は、平板要素のzl軸と同じ向きを意味します。ばね要素のxl軸が平板要素のzl軸と一致します。地盤側を表す固定支点が平板要素のzl軸の正方向に配置されます。
負方向は、平板要素のzl軸と反対向きを意味します。ばね要素のxl軸が平板要素のzl軸と反対になります。地盤側を表す固定支点が平板要素のzl軸の負方向に配置されます。

つまり、ばね要素のxl軸が平板要素のzl軸と一致します。

たとえば全体X-Z平面内に平板要素があるときは、平板要素のzl軸は全体Y軸方向になっています。このとき、ばね要素のxl軸は全体Y軸方向です。ばね要素のyl軸は全体X-Z平面内のどこかの向きでなければなりません。しかし、ばね要素yl軸を全体Yに向けることができません。したがって、地盤ばねを自動生成するときにばね要素のyl軸を全体Y軸(デフォルト)だとエラーになります。任意設定を指定して、Vx、Vy、Vzに値を入れて、全体X-Z平面内のどこかの向きを指定してください。たとえば、Vx=1、Vy=0、Vz=0とすると、ばね要素のyl軸が全体X軸方向に向くので、エラーになりません。

Q1−6. 3次元のコンクリート部材の弾塑性解析は可能?
A1−6. 3次元のコンクリート部材の弾塑性解析を平板要素でモデル化してよい場合は可能と言えます。
平板要素のコンクリートの非線形性を考慮するためには、「前川コンクリート構成則オプション」が必要です。
「モデル特性」の「解析設定」で材料特性を「非線形」と設定して解析します。
ソリッド要素(立体要素)は未対応なので、ソリッド要素でモデル化する必要のある構造はモデル化できません。

Q1−7. 入力画面、結果画面、レポート出力の数字の有効桁数を変更するには?
A1−7. 入力画面、結果画面、レポート出力の数字の有効桁数はシステムオプションの入出力フォーマットで変更ができます。
Engineer’s Studioのメイン画面の「ES」アイコンから「システムオプション」を実行して呼び出される画面「入出力フォーマット」をご確認下さい。
ヘルプの
「基本操作|システムオプション|入出力フォーマット」
「基本操作|システムオプション|入出力フォーマット一覧」
もあわせてご参照ください。

Q1−8. アウトラインエディタの接続点タブにある「Default origin」とは何か?
Default Originの位置を変更することはできるか?
A1−8. Default originは図形を作成するときの起点なので常に図心とはいえません。
多くの場合は図心と一致すると考えられます。
ヘルプの
「ナビ|モデル特性|アウトライン要素エディタ」
に記載しておりますように、デフォルトで表示されている接続点は、表示/非表示の変更はできますが、座標や名称の修正や、削除はできません。追加ボタン「+」を押して新しい接続点を作成してください。

Q1−9. 平板要素とフレーム要素が混在するモデルで収束しない
A1−9. 平板要素とフレーム要素が混在するモデルで計算が収束しない場合は、柱の部材軸回りが回転する状況になっていないかを確認してみてください。

弊社ホームページのUp&Comingサポートトピックス / Engineer’s Studio(R)に、関連する解説がありますので、参考までにご覧下さい。
平板要素とフレーム要素の混在モデルで計算エラーを解決する方法
http://www.forum8.co.jp/topic/up90-support-topics-ES.htm

Q1−10. 「Engineer's Studio」と「UC-win/WCOMD」との違いは?
A1−10. Engineer’s Studioでは、UC-win/WCOMDのRC要素を厚さ方向へ多層に拡張して平板の面内変形だけでなく、面外変形の非線形挙動も可能になったと言えます。このため、UC-win/WCOMDではモデル化できないドーム型などの3次元モデルを解析できます。
一方、Engineer’s Studioでは、UC-win/WCOMDにある土の構成則(大崎モデル)、RCジョイント(柱と底版の間に設ける境界要素)、ユニバーサルジョイント(土と構造物との間に設ける境界要素)にまだ対応していません。また、UC-win/WCOMDで表示しているガウス点主応力、鉄筋の降伏応力の数値を結果画面やレポートに出力していません。これらについては、対応時期を明確にできませんが、今後対応する予定です。

Q1−11. 震度算出(支承設計)の固有周期算出とEngineer's Studioの固有値解析の違いは?特に減衰定数の有無による違いがあるか?
A1−11. 震度算出(支承設計)の固有周期算出は、H24道路橋示方書V耐震設計編p.70の図-解6.2.4に示されるフローに従って算出されます。このフローには減衰定数は考えていません。
Engineer's Studioの固有値解析は、H24道路橋示方書V耐震設計編p.69の解説文に示される「多自由度系としてモデル化した解析モデルに対して別途固有値解析を行なって固有周期を求める場合」に相当します。この場合も、固有周期を求めるだけであれば減衰定数の入力は不要です。各要素に与える減衰定数が必要な場合とは、Rayleigh減衰のαとβを決定するときです。
震度算出(支承設計)の計算方法とEngineer's Studioの固有値解析の結果は、構造物の揺れ方が1自由度振動系とみなせる場合には、ほぼ同じになります(計算手法の違いによる差は生じます)。
どちらの場合も減衰定数は固有値とは関係がないので、震度算出(支承設計)とEngineer's Studioの固有値解析の結果が同じになるためには、部材の剛性、質量モデル、支点条件、節点の数が同じであることが条件になります。

Q1−12. 道路橋示方書耐震設計編の地震波をインポートする方法は?
A1−12. 製品をインストールしたフォルダに、「es」という拡張子の地震波ファイルがあります。この波形は、道路橋設計用波形として地盤種別毎に3波形をまとめたものです。まとめる際に、3波形の最大振幅が正側にくるように調整しています。
地震波ファイルは、下記フォルダにインストールされています。

C:\Program Files (x86)\FORUM 8\Engineers Studio
X.X.X\Samples\Waves\\Samples\BridgeDesign-H08
「日本道路協会:道路橋の耐震設計に関する資料平成9年3月、時刻歴標準入力例」に示されている地震波を元に作成しています。

C:\Program Files (x86)\FORUM 8\Engineers Studio
X.X.X\Samples\Waves\\Samples\Samples\BridgeDesign-H24
「日本道路協会:道路橋示方書耐震設計編平成24年3月」に記載されている地震波を元に作成しています。

Engineer's Studioのメイン画面左上のアプリケーションメニューからインポートを選択し、ファイルの種類に”Engineer’s Studio ファイル形式(*.es)”を選択してインポートしてくださ
い。操作手順は、下図のとおりです。



Q1−13. フレーム要素の分割のように、一度作成した平板要素を複数の平板要素に分割したい
A1−13. プリミティブの境界で分割する場合は、以下の方法で簡単に行えます。

ナビゲーションパネルの
入力|節点と要素|平板要素
から、分割したい平板要素を選択しコピー(自動複製)します。

コピー元の平板要素と、コピーした平板要素のそれぞれで編集ウィンドウを開き、プリミティブの削除を行います。

たとえば、画面からみて左右に分割する場合、コピー元の平板要素では左側のプリミティブを削除し、コピーした平板要素では右側のプリミティブを削除します。(逆でも可能です)
これにより、平板要素を2つに分割することができます。



Q1−14. アンドゥ、リドゥの機能は?
A1−14. アンドゥ、リドゥ機能の紹介ビデオを作成しましたのでご覧ください。
 

a) アンドゥ は、元に戻す機能です。回数に上限はありません。
b) リドゥは、アンドゥしたものを元に戻す機能です。回数に上限はありません。
c) アンドゥの履歴はリスト形式で確認できます。
d) 履歴リストの中をダブルクリックするとその時点の状態になります。
e) ファイルに保存すると履歴は消えます。

Q1−15. Engineer's Studioは、64ビットCPUに対応しているか?
A1−15. Engineer's Studioの入出力画面(プリ処理、ポスト処理)部分は、32bitアプリケーションですので、64bit版 WindowsではOSが標準で対応している32bitエミュレート機能で動作します。 解析エンジン(ソルバー)は、64bitと32bitのどちらかを選択できます。

Q1−16. フレーム要素のi端とj端に異なる断面を割当てて変断面部材としたが、断面照査は可能か?
A1−16. i端とj端に異なる断面を割り当てた場合、プログラム内部では、その部材の断面積や断面二次モーメントはi端とj端での数値を平均し、部材で1個の断面積や断面二次モーメントとなります。そのため、解析上は、等断面部材として処理されています。
変断面部材の場合にi端とj端の内側の断面形状と配筋状態をプログラムが自動的に推定できないため、部材の中間断面を照査するには、i端とj端が同じ断面でなければなりません。
変断面部材の部材中央に着目点を配置し、部材中央位置の断面(形状、配筋が平均的な断面)を作成して、それをi端側とj端側の両方に割り当ててください。

Q1−17. 平板要素の死荷重は自動的に生成されるか?
A1−17. 平板要素の死荷重もフレーム要素と同様に、自動的に生成されます。
生成された死荷重は、「死荷重 (St.) 」という基本荷重ケースに含まれます。自動生成される死荷重だけでは不足する場合、新しく基本荷重ケースを作成して荷重値を与えることになります。そして、組合せ荷重ケースを1つ作成し、「死荷重(St.) 」と基本荷重ケースを含めます。

Q1−18. 平板要素のモデルの支点条件は、1つの節点を全方向(6成分)固定としてよいか?
A1−18. 平板要素モデルの場合は、板の1辺を同じ支点条件にすることが多いと思います。節点1個だけの支点にすると、その支点付近に応力集中が生じるためです。

Q1−19. エクセルデータをコピーして、節点エディターに貼り付ける方法は?
A1−19. クリップボードを経由してExcel等表計算ソフトなどからコピーすることや貼り付けることができます。
以下の手順でお試しください。
1.表計算ソフト上でコピーする範囲を選択し、コピーする
2.「Engineer’s Studio」で貼付け先となる欄をクリックして選択状態にする
3.Ctrlキーを押しながらVキーを押す
※1.でコピーしたデータが「Engineer’sStudio」に貼り付けられます。

Engineer’s Studioヘルプの
「画面まわりの基本|表エディタの機能」
をご一読ください。

Q1−20. 入力した荷重値を出力する方法は?
A1−20. 添付図に示す場所の設定を行うと出力が得られますのでお試しください。



Q1−21. 両端固定の水平梁に鉛直荷重を載荷する解析を幾何学的非線形で行うと、支点には鉛直反力だけでなく、水平反力が発生する理由?
A1−21. 両端固定の水平梁に死荷重が単調増加で載荷されたときを考えると、死荷重が増えていくに従い、部材には引張軸力が生じて、それによる部材の抵抗が生じ、鉛直方向の変位が抑制されます。部材に軸力が生じるので、それによる水平反力が生じます。荷重は死荷重という鉛直方向だけなのに、水平反力が生じるという現象がみられます。これは、微小変位理論ではみられない現象です。微小変位理論では、部材軸方向の荷重を載荷しない限り、軸力は生じませんし、それによる水平反力もみられません。
このように、幾何学的非線形を考慮すると、微小変位理論ではみられない結果が得られます。現実の挙動に近くなると言えます。

Q1−22. 平板要素に分布ばねを与える方法は?
A1−22. 平板要素にはフレーム要素のように分布ばねを直接与えることができません。そのため、多数のばね要素を配置することになります。
Q1−5.平板要素に地盤ばねを配置する方法は?
をご参照ください。

Q1−23. 橋梁の全体系モデルを解析したが、計算結果がおかしい。
たとえば、支承を表すばね要素に発生した力が異常に大きいなど。
A1−23. モデル内にある部材剛性の大小差が著しく大きい状態になっていないかどうか確認してください。たとえば、断面二次モーメントやねじり定数の値が、

Izp ・・・マイナス6乗〜プラス4乗、10桁という大差
Iyp ・・・マイナス7乗〜プラス4乗、11桁という大差
J ・・・マイナス8乗〜プラス4乗、12桁という大差
のようになっていないでしょうか。このように大小差が大きいと桁落ちや丸め誤差といった数値計算誤差が生じて、信頼できる解を得ていない可能性があります。
よくみられるのは、剛域を表すために数値断面を利用して断面定数(A、Izp、Iyp、J)を大きくしている場合です。
数値計算誤差が発生しているかどうかを確認する目的のために、それらの断面定数の値を現在よりも小さくしてみてください。
たとえば、A、Izp、Iyp、Jの各数値をモデル内の平均的な数値よりも100倍程度に変更することが考えられます。詳細は、ヘルプ
「目的別ガイド|剛域をモデル化するには|<数値断面>」
を御覧ください。

また、モデル内にL形鋼やH形鋼などの小さな面積の鋼部材と10乗のオーダーを持つばね要素が混在していると全体剛性マトリクス内の大小差が著しく開いて数値計算誤差による精度低下の可能性が考えられます。ばね特性で固定を表す線形ばねのオーダー(例:10乗)を、9乗、8乗、7乗、6乗、...と変化させてみてください。モデルによっては、10乗のオーダーが桁落ちや丸め誤差といった数値計算誤差を生じさせている場合があります。

数値計算の観点から理想的な状態は、モデル内の全部材の長さが同じで全部材の断面定数が同じ状態です。
現実の構造物が全てそのような理想的な解析モデルにはなりませんが、数値計算誤差の疑いがある場合には、上述のように、断面定数やばね特性のオーダーの比較検討を行う必要があります。

Q1−24. ばね要素の要素座標系を全体座標系とは異なる向きに設定できるか?
A1−24. ばね要素の要素座標系は自由な向きに設定できます。下図は角度で指定する例です。



Q1−25. 非線形単調増加解析を行うときの最低ステップ数は?
A1−25. 非線形の計算では、載荷する荷重幅が大きすぎると収束しないことがあります。
シーケンス荷重の設定で、「荷重割増=0.1、適用回数=10回」(10ステップの解析)をスタートとすればよいと考えます。この意味は、選択された荷重ケースの各荷重値を0.1倍に分割したものを10回載荷する解析になります。0.1
* 10 = 1.0となので、10ステップ目で選択された荷重ケースの大きさになります。
収束状況を見ながら、その後、100ステップ解析、1000ステップ解析と精度を高めていくとよいでしょう。
 「荷重割増=0.1、適用回数=10回」(10ステップの解析)
 「荷重割増=0.01、適用回数=100回」(100ステップの解析)
 「荷重割増=0.001、適用回数=1000回」(1000ステップの解析)

Q1−26. 3次元CADファイルから平板要素を作成するには
A1−26. ■概要
 DXF/DWG形式の3次元CADファイルをインポートして平板要素モデルを簡単に作成することができます。
 このためには、CAD側で作成する図形をポリフェイスメッシュ(PolyfaceMesh)または3D面
(3DFace)としておく必要があります。その他の図形には対応していませんのでご注意ください。
 インポートすると、節点とフレーム要素が作成されます。その他にアウトラインと座標系が多数作成されます。この段階ではまだ平板要素はまだ作成されません。
 自動生成されたアウトラインと座標系を使って、平板要素を構築します。Ver
3.1.1以降では、平板要素モデルを作成するコマンド「アウトライン形状」に連続実行ボタンがあり、このボタンを押すとアウトライン名称と同名の座標系をプログラムが自動的に検索し、その組合せで平板要素を連続して作成します。

■操作手順
1. 3次元CADファイル(DXF/DWG形式)を用意します。CADデータは、図形をポリフェイスメッシュ(PolyfaceMesh)または3D面
(3DFace)で作成しておきます。
※このファイルをダウンロードするにはここを右クリックして「対象をファイルに保存」を選択してください。


2. Engineer's Studioを起動して、アプリケーションメニュー「システム
オプション|DWG/DXFオプション」において、単位を選択します。CADデータの実寸がメートル(m)で作成されている場合は、それと同じ単位「メートル(m)」を指定します。ミリ(mm)で作成されている場合は(mm)を指定します。図はメートルの場合です。


3. 空のモデルを作成するために、新規作成を行います。


4. アプリケーションメニュー「インポート」をクリックし、インポート画面で「Autodesk CADファイル形式」を選択してファイルを選択します。


5. 貼り付けオプション画面では、特に何もせずにOKボタンを押します。


6. (確認)節点とフレーム要素が自動的に作成されます。


7. (確認)アウトラインが自動的に作成されます。


8. (確認)座標系が自動的に作成されます。「ナビゲーション|表示設定」で座標系のみを表示し、その他を非表示にすると座標系がモデル空間に表示されます。各座標系のzlが平板要素の法線方向になります。


9. ナビゲーション「モデル特性|平板断面」で平板断面を作成します。


10. リボン「モデル|追加|平板|アウトライン形状」をクリックして呼び出します。


11. 呼び出されたアウトライン形状画面で各種設定を行います。このとき、入力平面の設定は「X-Y」を指定します。その後、「実行」ボタンを押します。


12. (確認)進捗状況のバーが表示されて、次々と平板要素が作成されます。途中で中止することも可能です。また、プログラムが作成している途中で、3Dモデルのズームや回転なども可能です。この場合は、連続実行が一時的に中断されます。再開するには、3Dモデル内を右クリックします。








13. 最後に、フレーム要素を削除して完了です。図のように、選択フィルタでフレーム要素だけ指定し、範囲選択した後で削除ボタンを押します。







■留意事項
(a) 平板要素は、インポート後のアウトラインと座標系の組合せで作成されます。フレーム要素が作成される理由は、フレーム要素に対して分割を行い、意図する間隔で節点を増やすためです。既存の節点を増やしておくことで平板要素の自動生成による意図しない節点の増加を抑制する目的があります。この意味では、フレーム要素はダミーと言えます。フレーム要素に対して分割を行わない場合はフレーム要素は不要ですので、最初から削除していても問題ありません。
(b) 3次元CADファイル(DXF/DWG形式)の中で保存されている数値の精度が悪い場合があります。たとえば、直線上に並んでいる線分であっても精度が悪く、Engineer'sStudioの中では直線上として認識されない場合や、ある平面が定義されていても精度が悪く、Engineer'sStudioの中では平面として認識されない等が発生します。この場合は、局所的に平板要素が作成されない、座標値がわずかに異なる節点が配置される、フレーム要素上の節点が平板要素上の節点と共有されていない、などのモデルが作成されます。節点の接続関係や平板要素のチェックは必要です。
(c) 3次元CADで図形を作成するときに、線分の始端と終端の座標値や、平面図形の開始点と終了点の座標値をCAD側の座標系で1mmの単位で丸めておくことを推奨します。それらの座標値が0.1mm以下の端数を持っていると、Engineer'sStudioでインポートした後に節点が共有されていないなどの要因になることがあります。
(d)CADデータの3次元座標系XYZの向きとEngineer'sStudioの3次元座標系XYZの向きが異なる場合は、座標系を作成します。たとえば、CADデータの鉛直上向きが全体Z軸で描かれている場合、Engineer'sStudioとは異なるので座標変換が必要です。下図の例では、全体X軸を回転軸とし、その回転角度を270度とする座標系1を作成した様子です。この準備は、上記手順の3番の後に行います。


その後、貼り付けオプション画面(上記5番)では、「座標系で配置」を選択し、元データ座標系(この場合CADデータの座標系を意味します)として事前に用意した座標系1を指定します。


Q1−27. 断面と連動したM−φ要素の設定手順は?
A1−27. 一例として、製品に添付されている「RCPier-H24DosiVp122-MyPhiy.es」の設定例をご案内します。
この手順は、ヘルプ
 「Engineer's Studio Help|目的別ガイド|M−φ要素、曲率照査の設定を行うには」
に示される順番と同じです。

1. 断面照査用詳細入力を作成します。


2. 断面の指定および「終局強度法-曲げ」に分類される示方書条項を選びます。


3. 照査用詳細入力プロパティで、断面全体に対する設定を行います。
ここで、終局ひずみ発生位置はここで指定します。


4. 鉄筋の許容ひずみを算出するために必要な入力を行います。


5. 各断面要素に対する設定を行います。コンクリート要素をクリックして、コンクリートの応力ひずみ曲線に関する指定を行います。


6. 鉄筋要素をクリックして、塑性ヒンジ長Lpが算出されていることを確認します。


7. 断面照査用荷重定義を作成します。


8. M−φ特性表を呼び出します。


9. M−φ特性の内容を設定します。


10. M−φ特性成分を呼び出します。


11. 橋脚の高さに関する入力を行います(M−φ特性が「H24道示V-p.122RC橋脚」の場合)


12. フレーム要素を呼び出します。


13. 部材タイプをM−φ要素に設定します。


14. M−φ要素を呼び出します。


15. M−φ要素の設定を行います。


16. 自動算出されたM−φ特性を確認します。


Q1−28. 断面照査や限界状態照査を行う着目点が多数ある場合の設定方法は?
A1−28. 最初に部材を範囲選択して着目点を多数生成し、その後、着目点を範囲選択して断面照査や限界状態照査を多数生成できます。
下記手順の(1)→(2)または(1)→(3)のいずれかです。

(1) 着目点を多数同時に作成するコマンドを使います。下図を御覧ください。











(概要)
・最初に、表示設定で節点を非表示、支点を非表示、着目点を非表示にする
・範囲選択コマンドで部材を選択する
・着目点生成コマンドで着目点を作成する
 (図では1個の要素に3個の着目点を配置する例)

(2) 断面照査を多数同時に作成するコマンドを使います。





(概要)
・範囲選択コマンドで着目点を選択する
・照査生成コマンドで断面照査の内容を設定する
 (図では「道示-III H14[4.2.3」を指定した例)

(3) 限界状態照査を多数同時に作成するコマンドを使います。





(概要)
・範囲選択コマンドで着目点を選択する
・照査生成コマンドで限界状態照査の内容を設定する
 (図では「2012コン示」を指定した例)

着目点生成コマンドについては、ヘルプ
 「Engineer's Studio Help|リボン|編集・生成|フレーム要素の分割・着目点生成」
を御覧ください。

照査生成コマンドについては、ヘルプ
 「Engineer's Studio Help|リボン|編集・生成|照査生成」
を御覧ください。

Q1−29. M−φ要素の時刻歴結果にi端側やj端側がない理由は?
A1−29.  M−φ要素は要素中央で非線形特性(M−φ特性)を評価する非線形要素なので、M−φ要素の時刻歴結果(モーメント、曲率)は要素中央位置で表示されます。それ以外の位置、たとえば、i端位置やj端位置では、結果が存在しないため、時刻歴結果もありません。
 弾性梁要素ではi端からj端まで曲げモーメント分布図が得られます。
M−φ要素でも同じように断面力分布図を表示するために、弾性理論によってi端位置やj端位置の曲げモーメント値を算出しています。
その結果、リボン「結果|グループ結果|ラン|断面力」ではM−φ要素の断面力分布図が表示されます。
 注意点として、M−φ要素は非線形要素なので、要素の結果としては要素中央に着目するべきであり、弾性理論によって補間されたi(j)端の数値は使用すべきではないことです。そのため、M−φ要素の時刻歴結果では、要素中央ののみが表示されます。

Q1−30. M−φ要素の断面照査や曲率照査の注意点は?
A1−30. <断面照査>
M−φ要素の断面照査では着目点が必要です。
着目点は要素中央に配置することが推奨されます。
着目点をi端位置やj端位置など要素中央以外に配置しても断面照査は可能ですが推奨されません。

<曲率照査>
M−φ要素の曲率照査では着目点は不要です。
自動的に要素中央の応答曲率に対して許容曲率で照査されます。
i端位置やj端位置など要素中央以外で曲率照査はできません。

Q1−31. 降伏剛性で固有値解析で解析を行うには?
A1−31. M−φ特性がトリリニア型で設定されている場合は、「ナビゲーション|固有値解析と減衰|フレーム剛性低減、ばね要素剛性低減」の設定画面で、「M−φより決定」とすることにより、固有値解析時にトリリニアの第1勾配に低減係数を乗じられて降伏剛性となるように自動的に調整されます。M−φ特性がバイリニア型の場合は、バイリニアの第1勾配が既に降伏剛性になっていると思いますので、低減係数は1.0とします。
ヘルプの
「Engineer’s Studio Help|ナビ|固有値解析と減衰|フレーム剛性低減」
「Engineer’s Studio Help|ナビ|固有値解析と減衰|ばね要素剛性低減」
をご一読ください。

Q1−32. 警告メッセージ『静的荷重が存在しません。』が表示される。問題ないか?
A1−32. シーケンス荷重に動的荷重のみが設定されている場合に表示されます。
初期状態として初期断面力をランに考慮している場合はシーケンス荷重には動的荷重だけ入れるので問題ありませんので無視してください。
初期断面力をランで使用していない場合はシーケンス荷重に静的荷重が必要です。
シーケンス荷重については、ヘルプの
「Engineer's Studio Help|ナビ|荷重|ランの定義|シーケンス荷重詳細」
をご一読ください。

Q1−33. 格子状に組んだフレーム要素の交差部における死荷重が重複しないようにするには?
A1−33. プログラムが自動的に算出する死荷重(St.)では、交差部の重量を自動的に控除できません。
交差部を重複しないように設定するには、材端形状のオフセットを利用します。
(例)
下図はオフセットをする前の状態です。交差部の分布荷重が重複しています。

    
下図は、i端からの距離でオフセットを与えた様子です。4本の梁のi端にオフセット0.5mを与えた様子です。オフセットした部分の分布荷重が控除されます。
・オプセットを与えると1部材は4つのブロックに別れて分布荷重が生成されます。
・プログラムが自動的に算出する水平震度荷重にも考慮されます。
・部材の質量も変更されますので、動的解析時の慣性力にも考慮されます。
・部材剛性はオフセット前と同じです。


下図は反力結果です。この例では、長さ10mのRC梁4本に断面2mX2mを割当てて交差部の節点を全固定の支点としています。交差部の重量を控除した厳密な重量は、
{(10m * 2m * 2m * 4本) - (2m * 2m * 2m)} * 24.5kN/m3 = 3724kN
です。支点反力も同じ数値になっています。


下図は梁先端の鉛直変位です。4箇所の節点に同じたわみが得られています。


上記のesファイルをダウンロードできます→CrossBeamOffset.zip
※右クリックして「対象をファイルに保存」を選択してください。

Q1−34. 平板要素のコンタ図切断面の断面力分布図を画像に出力したとき、画像が真っ黒になってしまう原因は?
A1−34. ご利用されているコンピュータのグラフィクカードのOpenGLバージョンが低い可能性があります。
Engineer's Studioヘルプ
 「はじめに|必要システムおよびプロテクト|コンピュータ本体|グラフィックカード」
に解説しているOpenGLのバージョンを確認してみてください。
OpenGLのバージョンが1.0などでは本製品が要求するレベルを満足していません。OpenGLのバージョンは3.0以上を推奨します。

   
上図において「OpenGLハードウェアアクセラレーションを使用」のチェックをはずすと、OpenGLに対応していない場合でも動作する場合がありますが、グラフィックカードの機能を利用しない分、コンピュータのメモリ消費量などが劇的に増大したり、CPUに高負荷がかかったりしますので、予期しないエラーが生じる危険性は依然として残ります。あくまでも一時的な回避方法とお考えください。この設定でも問題が生じる場合は、グラッフィクカードを新規に購入することをご検討ください。

Q1−35. 鋼製橋脚や鋼橋の解析は?
A1−35. 鋼製橋脚のサンプルが「Engineer's Studio」インストールフォルダ内の「sample」フォルダにあります。デフォルトのインストール状態では
C:\Program Files (x86)\FORUM 8\Engineers Studio 3.1.2\Samples\
 SteelPier-ConcFilled-StrainCheck-JSSC.es
 SteelReversedLohseBridge-CM.es
 SteelReversedLohseBridge-LM.es
 SteelPier-OnlySteel-JRA-MPhi.es
 Lohse-before-dampingElement.es
 Lohse-after-dampingElement.es
です。
これらの概要がヘルプ「サンプルデータ」に解説されています。

Q1−36. Mmin < M < Mmax という形の照査で比率はどのように算出しているか?
A1−36. 終局曲げ耐力Mu や 初降伏曲げ耐力My0 の照査結果に表示される比率は、MminとMmaxの中央値Mmを基準にして算出されます。
   比率 = |M - Mm| / ML


(例)
-----------------------------------------------
  My0min ≦ M ≦ My0max
 -----------------------------------------------
 ****** 照査結果 ******
 最小初降伏曲げモーメント My0min         : -1461.069 (kNm)
 最大初降伏曲げモーメント My0max         : 11529.713 (kNm)
 曲げモーメントM                         : 36750.000 (kNm)
 中央値Mm=(My0min+My0max)/2              : 5034.322 (kNm)
 半分の長さML=|My0max-My0min|/2          : 6495.391 (kNm)
 |M-Mm|/ML                               : 4.883
 My0min≦M≦My0max                       : NG

 -----------------------------------------------
  Mumin ≦ M ≦ Mumax
 -----------------------------------------------
 ****** 照査結果 ******
 最小終局曲げモーメント Mumin            : -2462.360 (kNm)
 最大終局曲げモーメント Mumax            : 12235.741 (kNm)
 曲げモーメントM                         : 36750.000 (kNm)
 中央値Mm=(Mumin+Mumax)/2                : 4886.690 (kNm)
 半分の長さML=|Mumax-Mumin|/2            : 7349.050 (kNm)
 |M-Mm|/ML                               : 4.336
 Mumin≦M≦Mumax                         : NG
      
上記内容は、断面照査の標準出力レポートで確認できます。

Q1−37. RC部材ををファイバー要素でモデル化するときの断面分割数は?
A1−37. 1つの断面を1つの断面要素で構成する場合は、縦あるいは横に20分割程度が目安と考えています。H24道路橋示方書V耐震設計編
p.174にはRC断面のM−φ算出のために、断面内の分割数として50分割程度という記述がみられます。これをファイバー要素断面の分割数に適用すると多いかもしれませんが、最大で50程度と考えればよいと思います。
ちなみに、入力上のセル数上限は、1つの断面要素に対して3000までとなっています。

メッシュ分割が多くなれば解析時間も長くなり、結果付きでファイル保存したときもファイルサイズが肥大化する傾向にあります。しかし、極端な分割数(たとえば1000分割など)にしなければ、有意な精度低下は生じないと推察いたします。

実際には、分割数を変化させて計算結果がどの程度変わるかを観察されることをお勧めします。

Q1−38. 固有値解析に地震波形は関係するか?
A1−38. 固有値解析に地震動は使用されません。固有値解析は、
 ・モデルの質量
 ・剛性(非線形要素の場合はその初期剛性)
 ・支点条件
の3つで決定されます。
よって、下記のことが言えます。
 ・入力波形の有無やその方向には無関係である
 ・部材の非線形性は考慮されない
 ・部材の減衰定数は考慮されない
 ・各ランで支点条件が同じ場合は、すべてのランの固有値は同じ値となる

詳細はヘルプ
 「Engineer's Studio Help|計算理論|FEM計算関連|固有値について」
を御覧ください。

Q1−39. 橋梁を全体系でモデル化して固有値解析を行った場合、計算結果の1次モードが卓越していると考えてよいか
A1−39. 本プログラムでは、固有値解析を3次元で解析しています。そのため、モード次数も3次元で得られます。
つまり、全体X、Y、Zの各方向に振動するようなモードが混在していると言えます。
プログラムは、単純に固有振動数の低いものから順番に1次、2次、3次、...と数えており、以下のように結果が並べられます。
各次モード 全体X方向  全体Z方向  全体Y方向
1次モード 有効質量X1 有効質量Z1 有効質量Y1
2次モード 有効質量X2 有効質量Z2 有効質量Y2
 ・・・   ・・・    ・・・    ・・・
n次モード 有効質量Xn 有効質量Zn 有効質量Yn
      
橋梁の場合を例にとると、橋軸方向が全体X軸と一致している場合は、橋軸方向(全体X)の有効質量をみて、
  X1、X2、・・・Xnの中から大きいもの
を選び、順に、
  1次モード、2次モード、・・・、n次モード
と読み替えれば、最初の1次モードは、橋軸方向に卓越する1次モードであると言えます。

さらにそのモードの振動形状を確認し、トップヘビーな1自由度振動系の振動形状になっていれば、道路橋示方書の地震時保有水平耐力法による照査(静的照査)を適用可能です。
振動形状が多自由度振動系とみなせる場合は地震時保有水平耐力法は適用できません。

同様に、直角方向が全体Z軸と一致している場合は、直角方向(全体Z)の有効質量をみて、
  Z1、Z2、・・・Znの中から大きいもの
を選び、順に、
  1次モード、2次モード、・・・、n次モード
と読み替えれば、最初の1次モードは、直角方向に卓越する1次モードであると言えます。

さらにそのモードの振動形状を確認し、トップヘビーな1自由度振動系の振動形状になっていれば、道路橋示方書の地震時保有水平耐力法による照査(静的照査)を適用可能です。
振動形状が多自由度振動系とみなせる場合は地震時保有水平耐力法は適用できません。

全体Y軸方向は鉛直方向なので、通常興味がないため、ここでは並び替えや読み替えの説明を省略します。
      

Q1−40. ファイバー要素の断面(ファイバー断面)の分割数は?
A1−40. 1つの断面を1つの断面要素で構成する場合は、縦あるいは横に20分割程度が目安と考えています。H24道路橋示方書V耐震設計編
p.174にはRC断面のM−φ算出のために、断面内の分割数として50分割程度という記述がみられます。これをファイバー要素断面の分割数に適用すると多いかもしれませんが、これを参考にすると最大でも50程度と考えればよいと思います。
ちなみに、セル数の上限は1つの断面要素に対して3000となっています。

メッシュ分割が多くなれば解析時間も長くなり、結果付きでファイル保存したときもファイルサイズが多くなる傾向になります。しかし、極端な分割数(たとえば1000分割など)にしなければ、有意な精度低下は生じないと推察いたします。

実際には、分割数を変化させて計算結果がどの程度変わるかを観察されることをお勧めします。

Q1−41. せん断応力度の照査を行うには?
A1−41. 平板要素に対してはせん断応力度やせん断耐力の照査はできません。
フレーム要素に対しては、「照査設定」−「断面照査用詳細入力」の「示方書条項」で設定いただけます。照査したい示方書条項を選択してください。
まずは、ヘルプ
 「Engineer’s Studio Help|断面計算の概要」
で概要をご確認いただき、詳細はヘルプ
「Engineer’s Studio Help|ナビ|照査設定|断面照査用詳細入力」
「Engineer’s Studio Help|ナビ|照査設定|示方書条項選択」
「Engineer’s Studio Help|ナビ|照査設定|断面照査用詳細入力プロパティ」
をご参照ください。

Q1−42. 降伏剛性を設定して解析を行う設定方法は?
A1−42. 固有値解析時に降伏剛性とするには、M−φ特性がトリリニア型で設定されている場合は、「ナビゲーション|固有値解析と減衰|フレーム剛性低減、ばね要素剛性低減」の設定画面の『剛性低減方法』で、「M−φより決定」と指定することにより、固有値解析時にトリリニアの第1勾配に低減係数が自動的に乗じられ、降伏剛性になります。
M−φ特性が断面と連動したバイリニア型の場合は、バイリニアの第1勾配が降伏剛性になっていますので、低減係数は1.0とします。
ヘルプの
「Engineer's Studio Help|ナビ|固有値解析と減衰|フレーム剛性低減」
「Engineer's Studio Help|ナビ|固有値解析と減衰|ばね要素剛性低減」
をご一読ください。

本体解析時に降伏剛性とするには、M−φ特性をバイリニア型とし、バイリニアの第1剛性が降伏剛性であれば、本体解析(動的解析)時はそのバイリニア型で解析されます。

Q1−43. 「ナビゲーション|荷重|荷重の定義|荷重値|基本荷重」で『節点-強制変位』とした場合の変位の単位は?
A1−43. デフォルトでは「mm」です。
入力するとき時にタイプを「節点-強制変位」とし、右の方にスクロールすると単位が表示されます。

Q1−44. 残留変位の照査で降伏しているかどうかの判定をばね要素に割当てられているばね特性の骨格形状で判定していない理由
A1−44. 残留変位の照査で降伏しているかどうかは、H24道路橋示方書V耐震設計編p.100の最大応答塑性率μrが1を超えているかどうかで判定されます。最大応答塑性率μrは、同道示Vの式(6.4.10)を使用せず、動的解析の節点の結果より求められます。そのため、M−θのばね特性は判定に使用されません。
最大応答塑性率μrは、橋脚天端節点の最大応答変位から基礎の回転による水平変位や基礎自身の水平変位を除去した橋脚躯体自身の変形量δprとδyでもとめられます。
残留変位の照査は道路橋示方書V耐震設計編と下記文献
・(財)海洋架橋・橋梁調査会、既設橋梁の耐震補強工法事例集、平成17年4月、p.II-97
・前原康夫;鉄筋コンクリート橋脚の設計例とチェックポイント、基礎工、総合土木研究所発行、2002.6
を参考にして、最大応答塑性率μrを求めているため、M−θモデルをばね要素でモデル化したときのばね要素の回転角を直接参照しません。
NEXCO設計要領第二集では、残留変位の照査は道路橋示方書V耐震設計編の規定によると解説されています。
そのため、残留変位の照査では、ばね要素の応答回転角で判定せず、上記のように文献も参考にしながら最大応答塑性率μrで判定しています。

Q1−45. ばね要素を利用したM−θモデルを作成する方法は?
A1−45. ばね要素を利用したM−θモデルを作成する手順は、Engineer’s Studioヘルプ
 「目的別ガイド|M−θモデル、ばね要素の照査をするには」

 断面から作成するばね要素を作成する手順
を御覧ください。サンプルファイルは、「BlueBookSteelBridge_MTheta.es」になります。このサンプルの概要は、以下のとおりです。
---from
自動算出したM−θ特性を使ったばね要素による橋梁の動的解析。橋軸方向、直角方向、レベル2地震動のタイプI、タイプIIを設定。3波形平均も実施。固有値解析剛性低減有り。ばね要素の回転角照査、せん断照査、残留変位の照査を実施。
---to
デフォルトのインストール状態では、
C:\Program Files (x86)\FORUM 8\Engineers Studio 4.0.0\Samples
にあります(64bit OSの場合)。

Q1−46. 固有値解析を「全断面有効の剛性」と「降伏剛性」のいずれかで実施するには?
A1−46. 「ナビゲーション|固有値解析と減衰|フレーム剛性低減」にて、固有値解析時の剛性を指定することが可能です。
剛性低減方法に「なし」を選択すると比率は1.0となります。これはフレーム要素が弾性梁要素またはトリリニア型のM−φ要素のときに全断面有効の剛性を意味します。
「M−φより決定」を選択すると、フレーム要素がトリリニア型のM−φ特性を持っているときに低減率が1.0未満になります。下式より比率を自動算出します。
 KK2/KK1
 KK1:トリリニア型の原点からプラス側の第1折れ点までの勾配
 KK2:トリリニア型の原点からプラス側の第2折れ点までの勾配
鉄筋コンクリート断面の場合はKK1が弾性剛性、KK2が降伏剛性を意味しますので、固有値解析時には降伏剛性で解析を行うことになります。
詳しくはヘルプ
 「Engineer’s Studio Help|ナビ|固有値解析と減衰|フレーム剛性低減」を御覧ください。

Q1−47. H鋼などの鋼材の断面性能の値を登録すること可能か?
A1−47. デザインデータブックやメーカ製の形鋼をデータベースとしてある程度備えておりますが、これに無い形状については、アウトラインを用いて形状を作成する方法や、直接入力で断面性能を数値として入力する方法があります。
アウトライン形状で作成したデータをファイルに保存しておけば(*.es)、ユーザが自分で管理できます。保存するファイルには他のデータを全部削除しておき、アウトラインデータだけとしておくと、他のファイルにインポートやクリップボードからのコピーで取り込むことができます。

Q1−48. 平板要素の計算結果CSVエクスポートを行うと「断面力と変形」は、GPポイト1〜4の結果が出力されるが、せん断力とひずみ」では、GPポイント0の1行しか出力されないのはなぜ?
A1−48. 四角形1次要素は、曲げのガウス点(4点)とせん断のガウス点(1点)が異なります。
四角形2次要素は、曲げのガウス点(4点)とせん断のガウス点(4点)は同じになります。
インストールフォルダのES Mindlin Plate_JPN.pdf に解説があります。
デフォルトのインストール状態では、
 C:\Program Files (x86)\FORUM 8\Engineers Studio 4.0.0\Bin
にあります(64bit OSの場合)。

Q1−49. 材料としてガラスを使用したい
A1−49. 本製品には「ガラス」材料は用意されておりませんので、材料の新規追加で作成してください。
ナビゲーション「モデル特性|材料」をクリックすると材料テーブルが表示されます。ここで+ボタンを押して新しい材料を追加します。

新しい材料を追加するときに、構造部材として使用するのか、非構造部材とするかを選びます。
(1)構造部材とするときは、弾性材料を選びます。ヤング係数、ポアソン比、線膨張係数、単位重量を入力します。せん断弾性係数はヤング係数とポアソン比から自動算出されます。
(2)非構造部材とするときは、非構造材料を選びます。単位重量のみを入力します。非構造材料はヤング係数など材料強度を持たないので、部材剛性が成立しません(エラーになります)。そのため、断面内に構造材料(コンクリートや鋼板)と組み合わせる必要があります。

Q1−50. 任意形状メッシュ要素を作成するとき、メッシュパラメータの境界メッシュサイズの初期値1.000mは標準的な値と考えてよいか?
A1−50. 任意形状メッシュ要素の「境界メッシュサイズ」は平板要素(プリミティブ)の最大寸法を意味します。
境界メッシュサイズが1mの場合は、1辺が2mの正方形領域をマウスで指定すると1辺が1mのプリミティブが4個生成されます。逆に1mよりも短い1辺が0.2mの正方形領域をマウスで指定すると1辺が0.2mのプリミティブが生成されます。
「境界メッシュサイズ」が1mというデフォルト値に意味はありません。標準的なメッシュサイズはありません。境界メッシュサイズを粗くした場合と細かくした場合とで比較検討して最終的なメッシュサイズを決定することをお勧めします。

Q1−51. 免震橋の設計で、固有値解析は免震支承の等価剛性で行い、動的解析時には免震支承を表すばね要素をバイリニア型として計算させたい
A1−51. 固有値解析剛性低減という設定を利用すると可能です。剛性低減率を与えることにより、バイリニアの第1勾配に低減率が乗じられ、固有値解析が実施されます。その低減率を等価剛性となるように調整してください。
その後動的解析時には元のバイリニアで解析されます。

詳細は、ヘルプ
 「Engineer’s Studio Help|ナビ|固有値解析と減衰|ばね要素剛性低減」
を御覧ください。

Q1−52. 多数の荷重ケースで載荷しているフレーム要素の断面力図を、各荷重ケースで統一したスケールにしてレポート出力したい
A1−52. リボン「結果|レポート設定|任意設定|荷重ケース」の表中に行を追加し、右側の設定パネル内にある「選択荷重ケースのみスケールに考慮」のチェックをオフにすると、断面力図のスケールが各荷重ケースで統一されます。
なお、複数の行(複数のセルでも可)を選択し、右側設定パネル内を変更すると、複数のレポートリストに対して一括で変更することが可能です(下図参照)。


Q1−53. モデルジェネレータで複数の平板要素のグループを作成し、それらを合体して節点を共有するようにできるか?
A1−53. 可能です。
モデルジェネレータを繰り返し使うことで、部分的な構造をモデルに追加できます。
追加するときに、既存の構造に隣接するように位置を調整することになります。
モデルジェネレータは1回限りの生成機能ですので、モデル空間に配置した後でモデルジェネレータの各パラメータを変更するなどの修正はできません。
また、過去のバージョンVer 3.1.0では、同一座標にある節点が追加される場合に節点が二重になっていました。
Ver 3.1.1以降では、同一座標にある節点が追加される場合でも節点が二重にならず、節点が共有されます。

Q1−54. 「橋脚の設計」、「震度算出(支承設計)」からエクスポートしたesファイルのM−φ特性は修正する必要があるか?
A1−54. M−φ特性のカテゴリに、「H24道示V-p.122RC橋脚」があります。これを指定すると、平成24年道路橋示方書V耐震設計編p.122解説に示される
My= Py(h - Lp/2)、φy = (δpy/(h-Lp/2))/Lp
により算出される完全弾塑性型バイリニアが作成されます。断面と連動しますので、断面形状や
配筋の変更に追随し、M−φ特性も自動更新されます。断面の形が上下非対称
な場合や圧縮側鉄筋量と引張側鉄筋量が異なる場合など、断面が非対称なときは正側降伏点と負側降伏点を結ぶ直線が原点を通るように補正されます。
詳細は、ヘルプ
 「Engineer’s Studio Help|ナビ|モデル特性|M−φ特性|M−φ特性詳細」
を御覧ください。サンプルデータは、
 RCPier-H24DosiVp122-MyPhiy.es
 BlueBookBridge_TypeI_H24DosiVp122_DuctilityCheck.es
です。
「橋脚の設計」、「震度算出(支承設計)」からエクスポートしたesファイルでは、任意設定のM−φ特性が作成されますので、断面と連動していません。断面と連動させたM−φ特性にしたい場合や、断面が非対称なときはM−φ特性のカテゴリ「H24道示V-p.122RC橋脚」を指定して各種設定を行うことになります。

Q1−55. 断面幅1mに鉄筋を150mmピッチで配置するとき、鉄筋本数は1000/150=6.6666本となるが、鉄筋の本数を小数点付きで入力できない。どうすればよいか?
A1−55. 本製品は二軸曲げに対応しておりますので鉄筋は1本1本の位置と応力を厳密に評価します。そのため、鉄筋の本数の入力は整数としています。小数点での入力ができません。
幅1.0m当たりの応力度計算は、一軸曲げを想定しているので、この場合は以下のように鉄筋面積で調整してください。
nA=n'A'
n:入力したい本数(小数点付)
A:本来の鉄筋1本当りの面積
n':実際に入力する本数(整数)
A':調整した鉄筋面積

A'=(n/n')A

算出されたA'の値を「断面要素 鉄筋エディタ」画面の「直径」で「任意」を選択して与えます(下図参照)


Q1−56. ナビゲーション「荷重|ランの定義|初期状態」で、初期状態の断面力をランで使用する場合、シーケンス荷重で死荷重の単調載荷と動的荷重を入力すると、初期断面力は重複して考慮してしまう?
A1−56. お考えのとおりです。
死荷重相当の断面力を初期断面力として与えている場合は、シーケンス荷重は動的荷重のみ与えてください。
もし、シーケンス荷重に死荷重相当の荷重ケースを与えていると、部材に発生する断面力が、
  初期断面力による断面力+静的荷重による断面力+動的荷重による断面力
という結果になり、死荷重は二重に考慮されます。

Q1−57. 曲線橋などのように二軸曲げを受ける橋脚柱をM−φ要素でモデル化した場合に解析結果は正しいか?
A1−57. M−φ要素の非線形特性(M−φ特性)は、断面の主軸zp軸回りのM−φ特性と主軸yp軸回りのM−φ特性で定義されます。このM−φ要素に主軸以外の方向に力が作用すると、zp軸回りとyp軸回りのM−φ特性で評価されます。M−φ特性に折れ点があるときは、折れ点を超えない領域では正しい結果を得ますが、折れ点を超える領域では応答値は正しくありません(二軸曲げの合成方向の非線形性を考慮していないため)。
したがって、M−φ要素は、一軸曲げを受ける部材に適用する必要があります。
ファイバー要素は二軸曲げを受ける場合や軸力変動が無視できない場合に適用可能です。

Q1−58. ケーブル要素と梁要素の違いは何か?
A1−58. ケーブル要素は、引張だけに抵抗し、圧縮や曲げには抵抗しない構造要素です。ケーブルの両端を持って持ち上げると下に凸型の曲線の形になります。これを懸垂曲線またはカテナリーと呼ばれます。ケーブル要素は、このカテナリーを定式化した要素です。材料パラメータとして、断面積A、ヤング係数E、ケーブル軸線に沿った単位長さ当たり質量mを与えます。ケーブルの形状を定めるために4通りの入力方法があります。それは、水平張力を与える方法、自然長を与える方法、自然長に対する最大サグを与える方法、水平方向任意位置でのサグを与える方法、のいずれかを用いて入力します。

弾性梁要素は、断面積、断面二次モーメント、ねじり定数を入力しますので、ケーブル要素とは全く異なります。

弾性梁要素(微小変位と大変位)とケーブル要素を比較して考察した記事が弊社ホームページの下記サイトにございますのでご参考ください。

Engineer’s Studio(R) Ver.1.07|ケーブル要素
http://www.forum8.co.jp/topic/up94-p32.htm

この記事では、弾性梁要素を微小変位理論で解析すると不自然な変形となること、弾性梁要素を大変位で解析するとある程度ケーブルの挙動に近くなること、ただし、載荷点では梁要素特有の変形状態になること、ケーブル要素を用いると2分割でも精度の高い結果が得られ、ケーブル特有のカテナリーを維持した変形が得られることが解説されています。
動的解析ではケーブルの質量分布や減衰を精度よく考慮するために、ケーブルの分割が必要です。

ケーブル両端に発生する張力については、ケーブル理論による結果の方が厳密です。
弾性梁要素を用いる方法では、圧縮力が作用しても要素が抵抗しますが、ケーブル要素は抵抗しません。この影響が顕著な構造では結果が大きく異なると思います。

Q1−59. 鋼製橋脚をファイバー要素でモデル化した解析では、ひずみの評価は板厚中心となるか、それとも板外縁となるか?
A1−59. ファイバー要素は断面内のセル中心で応力ひずみを評価します。板厚方向にセルが1個であれば板厚中心と言えますが、板厚方向にセルが複数存在する場合は一番外側のセル中心となります。

Q1−60. 平板要素断面力でテーブル表示したときに現れる「平板要素 現在情報」とは何か?
A1−60. 現在情報とは、現在表示されているコンタ図の数値を表示するものです。現在表示されているコンタ図は、画面左側のパネルで設定された結果です。たとえば、カテゴリ・成分・レイヤ位置・座標系を設定して初めて1種類の結果が特定されます。コンタ図はその1種類の数値の範囲を色分けして可視化した結果です。
しかし、コンタ図の各数値を全て表示させると膨大な量となりますので、現在情報ではグループ毎に最大最小が発生する位置とその値が表示されます。

Q1−61. 平板要素断面力でテーブル表示したときに現れる「平板要素 (Max/Min)」とは何か?「平板要素 現在情報」との違いは?
A1−61. 「平板要素 (Max/Min)」に表示される数値は主値です。主値はモールの応力円から得られます。
たとえば、フレーム要素では、軸力はフレーム要素の軸線方向ですが、平板要素ではフレーム要素のような軸線がありません。面外曲げモーメントについても、フレーム要素のように特定の軸方向を曲げるような仮定がありません。
平板要素の面内垂直力や面外曲げモーメントは、平板要素をある角度で切断したときの面で得られる量です。
面内垂直力は、切断面に垂直な方向の力であり、面外曲げモーメントは切断面に作用する曲げモーメントです。切断する角度は無数にありますので、その中で最大最小となる量が主軸面内垂直力(N1,
N2)、主軸面外曲げモーメント(M1,M2)と呼ばれます。これらはいずれもモールの応力円によって得られる主値です。
N1やM1は、モールの応力円の右側(=最大)を意味します。N2やM2はモールの応力円の左側(=最小)を意味します。
ヘルプの
「Engineer's Studio Help|FEM結果|グループ結果|荷重ケース結果」の「カテゴリ・・・平板要素断面力」
「Engineer's Studio Help|FEM結果|グループ結果|コンタ図・平板要素座標系」
も御覧ください。

したがって、
「平板要素 (Max/Min)」と「平板要素 現在情報」の違いは以下のようになります。
「平板要素 (Max/Min)」:主値がグループ毎に表示される。ここをクリックすると主値のコンタ図になる。
「平板要素 現在情報」:主値に限らず左側パネルで設定された結果のコンタ図の情報がグループ毎に表示される。

Q1−62. 橋脚の設計や震度算出(支承設計)からエクスポートしたデータをEngineer's Studioで読み込んだ後、どのような操作が必要か
A1−62. 「橋脚の設計」、「震度算出(支承設計)」の製品は、地震時保有水平耐力法による照査を行うために必要なフレームモデルのデータを保持していますが、動的解析に必要なフレームモデルは不要なので保持されていません。「橋脚の設計」等からエクスポートしたesファイルは、可能な限り動的解析に必要なフレームモデルとなるように配慮して作成されていますが、機械的に作成しているので、完璧ではありません。Engineer'sStudioで読み込んだ後に、必要に応じて変更していただくことになります。何をどのように変更すればよいかについては、構造形式によって異なるので、設計者の判断に委ねられます。
この連動機能のコンセプトは以下のようになります。
・「橋脚の設計」で入力した骨組み、断面、配筋データは、動的解析においても共通なので、Engineer's Studioで再度入力しなくてもよいように連動する。
・「橋脚の設計」の入力データをみて自動的に判断できるもの、たとえば、タイプI、IIの種別に応じて地震波形の選択が可能なものについては、自動的に地震波形を追加する。
・非線形要素の設定などは、「橋脚の設計」に入力されている情報からできるだけ類推し、自動生成するようにする。

上記のように、機械的に行う処理なので動的解析モデルとして適切かどうかの最終的な判断はEngineer'sStudio側で読み込んだ後に設計者の方が判断していただくことになります。

Q1−63. 平板要素作成の「品質」とは?
A1−63. メッシュ要素の形状は正方形や正三角形が最も解析精度がよく、理想的です。これを0から10までの範囲で品質を表現しています。0が最も品質が悪く(形が悪い傾向)、10が最も品質が良い(形がよい)意味になります。
ただ、10にしても完全に正方形や正三角形になりませんので、あくまでも目安とお考えください。

Q1−64. コンタ図の凡例を設定する簡単な方法は?
A1−64. もっとも単純な操作は、下図のように、現在表示されているコンタ図のデフォルト状態を取り込んで、数値を取得する手順です。その後、A部分の数値を変更します。この手順では、デフォルトの数値を自動的に取込、かつ、色を指定する手間が省けます。

詳しくは、ヘルプ
「Engineer’s Studio Help|FEM結果|グループ結果|コンタ図の凡例について」
を御覧ください。


Q1−65. 平板要素の結果で、平板要素の名称の後に括弧に入った数字は何を意味しているか?
A1−65. 平板要素は、1つのメッシュ要素に多数のプリミティブが含まれています。
ご質問の括弧内の数字はプリミティブの番号を意味します。
ヘルプ
「Engineer’s Studio Help|FEM結果|グループ結果|平板要素の数値結果」
もご覧ください。

Q1−66. 時間的に変化する動的荷重を節点荷重として入力する方法は?
A1−66. 多点入力で与えます。
多点入力には、時刻歴加速度、時刻歴強制変位、時刻歴荷重の種類があります。これらを複数の節点に同時に入力できます。いずれも節点に対して与えます。時刻歴荷重は支点が不要ですが、時刻歴加速度と時刻歴強制変位を入力する節点はその方向(成分)を固定またはばね支持の支点にしておく必要があります。計算結果は絶対変位で得られます。つまり、節点の結果(速度、加速度、反力)は絶対量として得られます。
また、入力する時刻歴データの全範囲を解析対象とすることや、部分的に開始時刻と完了時刻を指定する範囲指定も可能です。

多点入力が「節点強制変位」または「節点加速度」のときは、柱基部の節点、あるいは、フーチング下面の節点を対象節点とします。つまり、固定またはばね支持の支点とした節点1つに与えます。
多点入力が「節点荷重」のときは、 時刻歴の荷重(kN)を用意し、その時刻歴荷重を与える節点が複数あれば、複数の節点に与えます。

ナビゲーション「荷重|荷重の定義|入力波サムネイル」で用意する波形は、横軸の単位は秒(s)です。
縦軸(振幅)の単位は未定義とされます。
縦軸(振幅)の単位は ナビゲーション「荷重|ランの定義|シーケンス荷重」から呼び出すシーケンス荷重詳細で指定します。

ヘルプ
 「Engineer’s Studio Help|ナビ|荷重|ランの定義|シーケンス荷重詳細」---(a)
を御覧ください。

多点入力の機能を用いた解析事例は用意しておりませんが、多点入力の入力状態をみるサンプルデータ「MultiPointInput-RCPier.es」がインストールフォルダのSamplesフォルダにあります。このサンプルは、「RCPier-H24DosiVp122-MyPhiy.es」をベースにした多点入力の事例です。
要素別剛性比例型減衰へ変更しています。
ラン1は従来の動的解析である「地盤全体」、ラン2は多点入力の「節点加速度」、ラン3は多点入力の「節点強制変位」の入力例となっています。
ダミーのばね要素(6成分自由)を天端節点から基部節点へ接続することにより、絶対変位で得られるラン2とラン3の結果から地盤の変位を差し引いて相対変位を得ています。
ラン1、ラン2、ラン3のばね要素の時刻歴応答がほぼ重なる結果が得られます。
ラン3の節点強制変位は、ラン2の解析結果から得られる基部節点の時刻歴応答変位を使用しています。
計算時間短縮のため積分時間間隔を0.01sとしています。
ただし、ラン3においてM−φ要素の応答せん断力が振動していますので、これを解消するには、積分時間間隔を0.001sとすることによって解の振動を抑えられます。
上記(a)の
 多点入力の注意点
をご一読ください。

Q1−67. 旧活荷重(TL-20)を対象とした影響線解析の設定方法は?
A1−67. 旧活荷重の入力例を解説した文書(pdfファイル)とサンプルデータ(esファイル)を用意しております。
下記リンクより入手されて御覧ください。
サンプルデータは圧縮されておりますので解凍後、Engineer's Studio Ver5以降で開くことができます。

『旧活荷重L-20 による影響線解析の入力と検証例』(pdfファイル)
サンプルデータ(esファイル)

Q1−68. リボン「照査|断面照査」にある『フィルタリング』とは?
A1−68. フィルタリングをすると照査の比率が厳しいものだけが表示されます。
本機能についてはヘルプの
 「Engineer's Studio Help|照査結果|照査に関する結果」
の解説を御覧ください。
既往のフィルタ条件は選択できますが、条件の種類を自由に変更することはできません。

Q1−69. プログラムで算出されたねじり定数と手計算で算出したねじり定数の値が少し異なる理由は?
A1−69. ねじり定数は、プラントルの薄膜アナロジーによって自動的に算出されます。ヘルプ
 「Engineer’s Studio Help|計算理論|FEM計算関連|ねじり定数の算出方法」
を御覧ください。
この自動算出方法では内部的にメッシュ分割を自動で行い(ファイバー要素のメッシュ分割とは別の意味です)、差分法で算出されます。断面形状によっては精度が落ちる場合がございますので、数値を確認し、適切でないと判断される場合は、ナビゲーション「モデル特性|フレーム要素の断面|断面特性オプション」で任意の数値を与えてください。「ねじり定数J断面一体」の左側に「ov」という列があり、ここにチェックを入れるとJを数値で直接入力できます。

Q1−70. 斜橋、曲線橋などでは、部材が二軸曲げを受ける。このような場合のモデル化方法と照査方法は?
A1−70. 二軸曲げを受ける場合はファイバー要素でモデル化します。M−φ要素やM−θモデルでは二軸曲げの非線形応答を正しく評価できません。しかし、ファイバー要素でモデル化したときはその照査方法が道路橋示方書には記載されていません。以下に、現時点で考えられる照査方法を考察いたしますのでご参考ください。

1)
 断面内のセルに生じたひずみ値で損傷度を判定することで照査とすることが考えられます。本プログラムには、ひずみで判定する損傷基準を設定することができますので、この機能により応答値を色で識別することができます。この機能を使って、道示Vに解説されている許容塑性率に相当する”許容ひずみ”で判定することが理想的です。しかしながら、道示VにはRC橋脚に対する許容ひずみが示されていません。RC橋脚については、限界ひずみに対してどの程度の安全率を考慮して許容ひずみを設定すればよいかは設計者の判断となります。一案としては、ある柱部材を取り出して1本柱の解析モデルとし、道示の定める許容塑性率に相当する許容ひずみを事前に検討しておくことが考えられます。鋼製橋脚については許容ひずみが規定されていますのでRC橋脚のように安全率という概念はありません。

2)
 ファイバー要素に生じた応答曲率をM−φ特性から算出した許容曲率で照査する方法があります。この場合は、フレーム計算時は軸力変動を自動的に考慮した応答曲率、許容曲率は同時性を考慮した値とすることが可能です。同時性を考慮するために、ナビゲーション「照査設定|曲率照査|φ照査用荷重」において同時性の列にチェックを入れます。この設定に関しては、ヘルプ
 「Engineer's Studio Help|ナビ|照査設定|曲率照査|φ照査用荷重」
を御覧ください。また、
 「Engineer's Studio Help|計算理論|FEM計算関連|許容曲率と許容回転角」
にもファイバー要素の場合に同時性を考慮した場合の解説がございますのでご参考ください。

3)
 2002年制定のコンクリート標準示方書【耐震性能照査編】p.88を参照すると、ファイバー要素の解析事例としてコンクリートの平均弾性剛性残存率を用いて照査されています。ただし、本プログラムにはこれを自動的に行う機能がありませんので、セルに生じた応答ひずみをご自身で整理していただく必要があります。詳細はコンクリート標準示方書をご参考ください。

4)
 ファイバー要素でモデル化した部材に対して変位による塑性率照査を行う方法が考えられます。サンプル「RCPier-H24DosiVp122-Fibre.es」がその例になっています。インストールしたディレクトリのSamples フォルダにあります。
 このサンプルは、RC橋脚の柱基部をファイバー要素でモデル化した動的解析です。変位による塑性率照査を実施しています。比較のために曲率による照査も設定しています。両者の照査結果は、ほぼ一致します(ランで2.6%程度の差。平均では1.6%の差)。
 曲率による照査と変位による塑性率照査のために、ファイバー要素にM−φ特性を割り当てています。そのM−φ特性は、平成24年道路橋示方書V耐震設計編p.122のMy=Py(h-Lp/2)およびφy=(δpy/(h-Lp/2))/LpによるM−φ特性を自動算出しています。

5)
 鋼製部材をひずみで照査する機能があります。この機能は、
 「2008年制定 鋼・合成構造標準示方書 耐震設計編」(土木学会、2008年2月29日)
 「鋼橋の耐震・制震設計ガイドライン」(宇佐美勉編著・日本鋼構造協会編、2006年9月1日)
に準拠しており、有効破壊長領域をいくつかのファイバー要素で分割し、それらの平均値をとって照査するものです。概要がヘルプ
 「Engineer's Studio Help|ナビ|照査設定|鋼製部材のひずみ照査|ひずみ照査概要」
にありますのでご一読ください。照査事例がヘルプ
 「Engineer's Studio Help|テクニカルノート|単柱式鋼製橋脚(充填有)の例」
にあります。
 鋼製部材のひずみ照査では、部材軸方向の平均値をとるので、ファイバー要素1個の応答ひずみを照査するよりも合理的と言えます。理由は短いファイバー要素の応答ひずみは非線形領域では極端に増大する場合があり、局所的に大きな応答ひずみが得られやすいからです。いくつかのファイバー要素の平均値をとることで、過大な設計(不経済な設計)を防ぐことができると考えます。

Q1−71. ファイバー要素が降伏した時などの損傷したステップを確認する方法は?
A1−71. ファイバー要素が降伏したステップ等の確認は、変形性能基準で行います。
FEM解析を実行し、「結果」タブを開きます。
左側の「ラン結果」の「カテゴリ」を「変形性能基準」に切り替えます。
ファイバー要素の変形性能基準は、ひずみで判定されます。ヘルプ
 「Engineer's Studio Help|FEM結果|損傷基準」

 損傷レベルの詳細|コンクリート・ヒステリシス
 損傷レベルの詳細|鉄筋、鋼材・ヒステリシス
に記載されていますので、こちらをご参照ください。

下図は鋼材ヒステリシスの変形性能を表示した様子です。


ファイバー要素の損傷基準(性能基準)は、解析前に設定しておく必要があります。
 ナビゲーション「性能基準|ファイバー要素|ひずみレベル」
 ナビゲーション「性能基準|ファイバー要素|ひずみ基準」
で設定します。任意のひずみを与えることも可能です。

Q1−72. 道路橋示方書V耐震設計編に準拠したM−θモデルの作成方法は?
A1−72. H24道路橋示方書V耐震設計編にはM−θモデルが解説されておりませんが、平成24年NEXCO設計要領第二集ではH24道示をベースとしたM−θモデルが解説されています。このサンプルがインストールフォルダにありますので御覧ください。デフォルトのインストール状態では、
C:\Program Files (x86)\FORUM 8\Engineers Studio 5.0.1\Samples
です。

BlueBookSteelBridge_TypeII_NEXCO2012.es
平成24年7月版NEXCO設計要領第二集のM−θモデル。自動算出したばね特性(M−θ)を使った橋梁の動的解析。橋軸方向、レベル2地震動タイプIIを設定。3波形平均照査を実施。塑性ヒンジ部の回転角、柱中間部の曲率、せん断耐力、残留変位の照査を実施。

H14道路橋示方書V耐震設計編の参考資料5.1(2)にM−θモデルが解説されております。こちらもサンプルがございます。

BlueBookSteelBridge_TypeII_MthetaBilinear.es
M−θモデルを用いた橋梁の動的解析。ばね特性に「道路橋示方書V耐震設計編-参考資料5.1(2)」を使用。

M−θモデルは、ばね要素でモデル化しますので、ばね要素の結果をみます。
ばね要素に割り当てるばね特性には許容回転角が設定できます(直接入力が可能)ので、ばね要素の照査結果をみることで、応答回転角と許容回転角、およびそれらの比率を得ることができます。

ばね要素の照査を行うには、ナビゲーション「抽出と保存|ばね要素抽出クエリ」で照査を行う成分を設定する必要があります。上記2つのサンプルでもそれらが設定されていますのでご確認ください。

Q1−73. 分布ばねを全体座標系で定義できるか?
A1−73. 全体座標系では定義できません。
部材に設定する分布ばねは、弾性床上の梁理論にもとづいています。
弾性床上の梁理論では、梁のたわみに比例した弾性抵抗を考えて4階の微分方程式で表現されます(土木学会 構造力学公式集5.5参照)。
梁のたわみに関係しているので要素の座標系(主軸座標系)で定義されます。

Q1−74. ナビゲーション「モデル特性|平板要素の断面」で「平板鉄筋材料」が選択できない
A1−74. アプリケーションメニュー「システムオプション」の「ライセンス」の設定画面で『前川コンクリート構成則』の欄の「使用」のチェック(レ)が外れている(「状態:未使用」と表示されている)状態だと思われます。
こちらにチェックすれば「平板鉄筋材料」が表示されます。

なお、平板鉄筋材料を使用するには「前川コンクリート構成則オプション」が必要です。
「前川コンクリート構成則オプション」ライセンスをお持ちでない場合「平板鉄筋材料」が表示されても入力することはできません。

※製品構成につきましてはホームページの製品情報−FEM解析|Engineer's Studio−価格/購入の「オプション価格/製品構成」をご覧ください。
http://www.forum8.co.jp/product/ucwin/ES/EngineersStudio-2.htm

平板鉄筋材料や平板要素の非線形の設定をせずにモデル作成を行うか、あるいは、評価版を起動してEngineer's Studio
Ultimateの状態でモデル作成を行うか、をご検討ください。評価版では全ての入力を試すことができます。

評価版は、スタートメニューから
「すべてのプログラム|FORUM 8|Engineer's Studio|評価版|Engineer's Studio 評価版」
より起動することができます。
通常は、Engineer's Studio Ultimate を選択して起動できます。

評価版ではサンプルデータ以外のデータに対して保存や計算実行ができません。
評価版で非線形平板要素の解析や結果を確認するには、製品添付のサンプルモデル「Plate_Outplane_NonLinear.es」や「Plate_Inplane.es」を解析して御覧ください。

Q1−75. CADデータのdwgファイルをインポートすると失敗する
A1−75. 読み込みを行われようとしているdwgファイル内に「円弧」という要素は含まれていないでしょうか?
円弧を読むことはできませんので、取込みに失敗します。
CADソフト等を使用して、円弧をポリラインなどの線分の要素に変換して読み込みを行って下さい。

取込が可能なdwgデータの種類
Line
Polyline
LwPolyline
です。
Circle
Point
は、図形の形ではなく点のデータ、つまり、鉄筋やPC鋼材のデータとして変換されます。

詳しい解説が、ヘルプ
「Engineer's Studio Help|ファイルの読み込みと保存|DXFDWGモデルエクスポート」
にございますのでご一読ください。

Q1−76. 照査点以外で部材の最大モーメントやせん断力を表示させる方法は?
A1−76. 解析設定画面で「フレーム要素着目点間Mmax算出」をチェックオンにした上で、着目点の設定において「Mz Max」「Mz_Min」を選ぶことができます。


この機能は、分布ばねではない部材の着目点と着目点の間に存在する曲げモーメントの最大最小の値とその発生位置を求める指定です。
Mmax/Mminの位置は、材端、荷重集中点、せん断力0点の中から検索します。
この設定は、重ねあわせの原理(線形結合)が可能なケース載荷のときだけ設定が可能です。
シーケンス載荷の場合は非線形解析が可能なので設定が不可になります。

Q1−77. フレーム要素のねじり定数J(m^4)が公式による手計算の結果と一致しない
A1−77. 本プログラムのねじり定数は、開断面・閉断面・円形・矩形・中抜き形状・薄肉断面などに適用可能なプラントルの薄膜アナロジーによって自動的に算出されます。恐れ入りますが、ヘルプ
「Engineer’s Studio Help|計算理論|FEM計算関連|ねじり定数の算出方法」
を御覧ください。
この自動算出方法では内部的にメッシュ分割を自動で行い(ファイバー要素のメッシュ分割とは別)、差分法で算出されます。断面形状によっては精度が落ちる場合がございますので、数値を確認されて適切でないと判断される場合には、ナビゲーション「モデル特性|フレーム要素の断面|断面特性オプション」で任意の数値を与えてください。「ねじり定数J断面一体」の左側に「ov」という列があり、ここにチェックを入れるとJを数値で直接入力できます。

Q1−78. フレーム要素の断面力結果を表計算ソフト「Microsoft Excel」の形式で保存するには?
A1−78. 結果画面でみたい結果を表示させてレポートリストに追加を行い、レポート出力して呼び出されるF8出力編集ツール画面にてファイル出力をExcel files(*.xlsx)で行うことにより可能です。


1.結果画面でみたい結果を表示させてレポートリストに追加を行います。


2.任意設定のリストに追加されます。プレビューボタンを押します。


3.F8出力編集ツール画面にてファイル出力を実行します。


4.Excel files(*.xlsx)を選択して保存します。


5.Excelを起動してそのファイルを読んだ様子です。



(その他)
1) フレーム要素の結果には着目点だけでなくフレーム要素分割点や荷重変化点も含まれて表示されますが、断面照査は、着目点で実施されます。
2) 手順1.において、セルを範囲選択してコピーし、表計算ソフトへ貼り付けることも可能です。
セルを範囲選択するには、Shiftキーを押しながら矢印キーを押すと可能です。コピーはCtrlキーを押しながらCキーで可能です。

Q1−79. フレーム要素の断面照査の結果を表計算ソフト「Microsoft Excel」の形式で保存するには?
A1−79. 結果画面でみたい結果を表示させてレポートリストに追加を行い、レポート出力して呼び出されるF8出力編集ツール画面にてファイル出力をExcel files(*.xlsx)で行うことにより可能です。


1.照査結果について、レポートリストに追加します。


2.任意設定のリストに追加されます。プレビューボタンを押します。


3.F8出力編集ツール画面にてファイル出力を実行します。


4.Excel files(*.xlsx)を選択して保存します。


5.Excelを起動してそのファイルを読んだ様子です。


6.断面照査を行うときの断面力は、フレーム要素の結果の断面力とは異なる場合があります。
たとえば、骨組み線をずらしていると断面図心と骨組み線位置が一致しないので偏心曲げモーメントを考慮します。断面照査は断面図心で実施されます。
この図は、断面照査を行うときの断面力を確認した様子です。


7.断面照査を行うときの断面力は、標準出力からレポート出力できます。上記と同様にExcel形式で保存できます。



(その他)
1) フレーム要素の結果には着目点だけでなくフレーム要素分割点や荷重変化点も含まれて表示されますが、断面照査は、着目点で実施されます。
2) 手順1.、手順6.において、セルを範囲選択してコピーし、表計算ソフトへ貼り付けることも可能です。
セルを範囲選択するには、Shiftキーを押しながら矢印キーを押すと可能です。コピーはCtrlキーを押しながらCキーで可能です。

Q1−80. プレストレス部材をM−φ要素でモデル化し、初期断面力を与える方法は?
A1−80. PC部材をM−φ要素とし、UC-BRIDGE等で別途算定した初期状態の断面力を初期断面力として与える場合は、以下の手順を推奨します。
1)1次力と2次力と他の荷重すべてを初期断面力にセットする(任意設定で入力)
  (たとえば弊社製品のUC-BRIDGEで別途算出した値)
2)断面には、有効プレストレスを与えたPC鋼材を配置しておく
3)M−φ特性は、その断面から自動的に作成させる
4)M−φ要素の設定画面で軸力設定を「初期状態より設定」とする
 (プログラムが自動的に1次力を差し引いた軸力でM−φ特性を作成します)
5)シーケンス荷重にはステップ1から動的荷重とする
 (初期状態が上記1)なので)
6)初期状態の設定画面で、「ランで初期断面力を使用」にチェックを入れる

ただし、下記留意点があります。
・初期断面力はi端とj端に与えるので要素中央の断面力分布を無視することとなる
・M−φ特性を自動作成するときの1次力(Npe、Mpe)は一括施工時と等価なので分割施工時の施工ステップを考慮した1次力ではない

Q1−81. 平板要素の入力で、メッシュ要素内の一部のプリミティブを修正する方法は?
A1−81. メッシュ要素内の一部のプリミティブを整形・修正することはできませんが、一旦プリミティブを部分的に削除する方法があります。

1.メッシュ要素の編集画面を呼び出す(図A)
2.プリミティブをクリックして削除する(図B)
 (Ctrlキーを押しながらクリックして削除ボタンを押しても消えます)
3.メイン画面に戻って平板要素を追加する(図C)
⇒メッシュ要素が新規に増えます(図中の要素名「1」)

新規に増えたメッシュ要素を元のメッシュ要素に含める必要があれば、プリミティブのコピー・ペーストが可能です。以下の操作を行います。
1.要素「1」のプリミティブを全部選択状態にしてCtrlキーを押しながらCキーを押す(図D)
 (表のコピーのような操作です)
2.元のメッシュ要素の画面を呼び出して1行追加する(図E)
3Ctrlキーを押しながらVキーを押す
⇒図Fのようにペーストが完了します。



Q1−82. 平板要素に地盤抵抗を表すばね要素を自動配置するときの設定画面「平板要素地盤ばね生成」にある「長さ」は解析に影響するか?
A1−82. ばね要素は本来長さを持たない要素なので、長さをゼロとすべきですが、モデル作成上の取り扱いを考慮して長さをもたせることが可能になっております。ばね要素に長さを持たせても解析上は長さを持たない要素として処理されます。長さがあると警告メッセージがでますが無視されて結構です。
したがって、長さを持たせてもよいですし、長さをゼロ(二重節点状態)としてもよいです。

Q1−83. システムオプションのカラー設定で色を変更した場合、異なるユーザや別のコンピュータにも変更したカラー設定を利用したい
A1−83. システムオプション−カラー設定で色を変更するとEngineer’s
Studioを終了するときにレジストリに記録されます。esファイルには保存されません。同じコンピュータの同じユーザで利用するときにそのレジストリに記録されているカラー設定でご利用いただけます。
異なるユーザや、別のコンピュータにカラー設定を反映させるには、エクスポートが必要です。
そして、異なるユーザや別のコンピュータ上でEngineer’s Studioを起動し、システム・オプションのカラー設定でインポートします。

「エクスポート」するとフォルダ選択ダイアログが表示されますので、設定を保存するフォルダを選択してください。指定したフォルダに複数のxmlファイルが保存されます。
このフォルダをインポート先にコピーします。
そして「インポート」ではフォルダ選択ダイアログが表示されますのでフォルダ(複数のxmlファイルが保存されいているフォルダ)を選択します。

なお、ファイルにはエクスポート時に変更のあった色設定のみが保存されます。インポートを行うと変更のあった設定のみが反映されます。

上記につきましてはヘルプの
「Engineer’s Studio Help|基本操作|システムオプション|カラー設定」
に説明がございますのでご参考ください。

Q1−84. 地盤抵抗を表現するばねを設定する方法は?
A1−84. 地盤抵抗を表現するばねの設定は3種類程あります。いずれも土質条件を入力することで自動的に設定できません。手動でばね値を算出してそれを個別に入力することになります。
非線形要素に適用可能なばねは下記のうち、aとcの方法です。

a.節点に与えるばね(支点ばね)
構造物を表すフレーム要素を多数連続してつなぎ、フレーム要素間の境界の節点に支点ばねを設置します。
支点ばねを多数並べることで分布したばね抵抗を近似する手法です。
線形ばねのみ考慮できます。非線形のばねは設置できません。

b.分布ばね
弾性床上の梁理論ですので入力上は部材に与えます。
地盤ばねは、単位長さ当たりの分布荷重強度([kN/m/m]=[kN/m2])で与えます。
地盤反力係数kh[kN/m3]から算出する場合は、部材断面の断面幅B[m]を掛け合わせて求めます。
 K(kN/m2)=kh(kN/m3)×B(m)
弾性梁要素のみに入力できます。M−φ要素やファイバー要素には不可です(与えても分布ばねが無視されます)。
線形ばねのみ考慮できます。非線形のばねは設置できません。

c.ばね要素
構造物を表すフレーム要素のi端(j端)側の節点と地盤側を表す節点(こちらは全固定の支点にします)の間をばね要素とするモデル化方法です。全固定の節点の座標は杭側と同じ座標が望ましいですが、わかりやすさのために1m程離れた位置に全固定の設定を配置することもあります。
上記aと同様に、多数のばね要素を配置することにより、分布したばねを近似する手法です。
ばね要素にはバイリニアやトリリニアなどの特性を与えることができます(非線形ばねが可能)。
ばね要素の単位は[kN/m]なので、地盤反力係数kh[kN/m3]と杭幅B[m]より分布ばね値K[kN/m2]を求め、そのばね要素が負担する杭軸方向の長さL[m]を乗じて、ばね特性のばね値[kN/m]を求めることになります。
 K(kN/m)=kh(kN/m3)×B(m)×L(m)
地盤抵抗の上限値を考慮する場合はバイリニア型のばね特性を使うことになります。バイリニアの折れ点の位置については、たとえば、H24道路橋示方書IV下部構造編p.435のpHU(水平地盤反力度の上限値)を用いることが考えられます。pHUの単位は[kN/m2]です。ばね特性のグラフの縦軸の単位は[kN]なので、[kN/m2]に[m2]を乗じて[kN]にする必要があります。[m2]は面積の単位ですので、そのばね要素が受け持つ面積、つまり、「地盤抵抗幅×部材軸方向長さ」を考慮することになります。地盤反力度が単位面積当たりの力となっているので、1つのばね要素が受け持つ領域(=面積)に換算することを意味します。

Q1−85. 平板要素の結果「コンタ切断図」において、プリミティブ平均結果の数値表示が小数点以下3桁です。この桁数を変える方法は?また、フォントの色を変更する方法は?
A1−85. 桁数は、「システムオプション|カラー設定|荷重の入力|分布モーメント」の有効桁数の列で設定できます(下図参照)。
フォントの色については、「フォント情報」画面にて下図のように設定することで可能です。
このとき、「色を参照して使用」をオフにします。
(色とは平板要素の色という意味であり、チェックオフにすることで平板要素の色を使用せずにここで指定した色を使うようになります。)

Q1−86. 軸力変動の影響が無視できない場合のM−φ要素を用いた道路橋の動的解析を行うには?
A1−86. 平成24年道路橋示方書V耐震設計編p.121解説文(2)には、まず最初に死荷重時の軸力でM−φ特性を求め、全体系モデルに対して非線形動的解析を行い、各部材に発生する軸力の最大値と最小値を求めます。その後、以下の2つのモデルを作成して動的解析および照査を行うモデル化が解説されています。
 ・各部材に軸力の最小値を与えて算出したM−φ特性でモデル化したesファイル
 ・各部材に軸力の最大値を与えて算出したM−φ特性でモデル化したesファイル
ここで、各部材に与えるM−φ特性用の軸力は、ナビゲーション「節点と要素|M−φ要素|M−φ要素」の「軸力N’設定」を任意設定にして与えます。
この方法では、各部材の軸力は解析中一定になりますので、軸力変動による非線形特性(M−φ特性)の変化は無視することになります。

Q1−87. ファイバーオリジナル、ファイバー1次、ファイバー2次の違いや使い分け
A1−87. ファイバーオリジナル、ファイバー1次、ファイバー2次の違いは、剛性評価点と曲率分布の仮定の点から3種類あります。

■ファイバー要素(オリジナル)
 剛性評価は部材i、j端、曲率分布は要素半区間でそれぞれ一定
 要素軸方向の釣り合いはi端、j端、要素中央の3カ所で考慮
■ファイバー要素(1次)
 剛性評価は要素中央、曲率分布は要素全区間で一定
 要素軸方向の釣り合いはi端、j端の2カ所で考慮
 Timoshenkoはり理論によるせん断変形を考慮
 アイソパラメトリック2節点要素、せん断剛性は弾性
■ファイバー要素(2次)
 剛性評価はガウス点位置(i、j端から21%の位置)、曲率分布は1次曲線
 計算内部では、3節点アイソパラメトリック要素
 (中間節点は、入出力画面からは隠しています)
 Timoshenkoはり理論によるせん断変形を考慮
 せん断剛性は弾性
 要素軸方向の釣り合いはi端、j端、要素中央の3カ所で考慮

ファイバー要素(2次)は、アイソパラメトリック3節点要素であり、この要素剛性マトリクスを作成するときには中間節点があるのですが、入出力画面上では中間節点を隠しています。

ファイバーオリジナル、ファイバー1次、ファイバー2次は、いずれも要素の種類が異なるだけですので、特定の構造物に対して適切な種類があるかどうか等の考え方はございません。
特に理由がございませんが、最初はファイバー要素(1次)で解析を行い、収束しないなどの問題が発生したら他の種類に変更するなどをお試しください。

Q1−88. 鋼材の座屈解析を行えるか?
A1−88. 座屈を考慮する方法には2種類あります。

1つ目は、扁平アーチの飛移座屈に代表されるいわゆる幾何学的非線形による座屈です。これは、微小変位理論では表現できない現象であり、材料非線形とは無関係なものです。弾性梁要素としていても生じるものです。これを考慮するには「解析設定」において幾何学的特性を「大変位」に設定することで自動的に考慮できます。ここではこれを全体座屈と呼ぶことにします。
雑誌“橋梁と都市プロジェクト”(2006年1月号)の「第3回トラス橋の座屈解析」では、この機能を用いています。座屈を発生させるために、撹乱荷重の設定が必要になるなど試行錯誤が必要になります。

(資料)
月間誌「橋梁と都市プロジェクト」(橋梁編纂委員会刊)掲載記事
http://www.forum8.co.jp/product/ap_at.htm
第2回 幾何学的非線形解析の概論と簡単な応用としての擬似管の座屈解析
ftp://ftp.forum8.co.jp/forum8lib/pdf/ap_at/AT02.pdf
第3回 トラス橋の座屈解析
ftp://ftp.forum8.co.jp/forum8lib/pdf/ap_at/AT03.pdf

2つ目は、鋼製あるいはRC橋脚の繰り返し載荷時にみられる鋼材の塑性化による座屈です。これは、鋼材の応力ひずみ曲線において、圧縮側に座屈開始点ひずみを定義することによって得られます。これはヒステリシスで定義するので、ファイバー要素を用いることになります。ここでは、これを局部座屈と呼ぶことにします。

全体座屈は、幾何学的非線形解析の計算過程において自動的に考慮されるものです。

局部座屈は、鋼材ヒステリシスの圧縮側に座屈ひずみを設定することによって材料非線形解析の中で考慮できるものです。
鋼材ヒステリシス「F3D」では、座屈開始点のひずみ値を[ε’6]で与えるようになっています。
詳細は、ヘルプの
「Engineer’s Studio Help|ナビ|モデル特性|ファイバー要素の断面|ヒステリシスサムネイル|ヒステリシス〜鉄筋、鋼板(F3D)〜」
をご覧ください。

しかし、実務設計においては、座屈開始ひずみの値について明確にされている示方書がなく、まだ研究途上にある概念と考えています。ヒステリシス「F3D」は、下記文献

・渡辺浩,崎元達郎:コンクリートを充填した角型鋼管柱の局部座屈を考慮した地震応答解析,土木学会論文集,土木学会,No.647/I-51,pp.357-368,2000.4
・崎元達郎,渡辺浩,中島黄太:局部座屈を考慮した鋼箱型断面部材の復元力モデル,土木学会論文集,土木学会,No.647/I-51,pp.343-3552000.4

を参考にして作成しています。

鋼材ヒステリシスにはもう1つ、「COM3」があります。これは鉄筋コンクリート部材中の鉄筋に対するヒステリシスです。これには、座屈を考慮するオプションがあります。詳しくは、ヘルプの
「Engineer’s Studio Help|ナビ|モデル特性|ファイバー要素の断面|ヒステリシスサムネイル|ヒステリシス〜鉄筋(COM3)〜」
を参照してください。この中に参考文献が紹介されています。しかしながら、こちらでは座屈を考慮する場合の適切な推奨値を把握しておりません。

座屈ひずみは通常降伏ひずみの10倍程度のオーダーと思いますが、厳密にどの程度の値となるかは設計者のご判断となります。

その他のヒステリシスについては、座屈の設定をすることができませんが、損傷基準として与えることは可能です。

損傷基準は設定値を応答値が超えたかどうかを判定するものです。鋼材ヒステリシスの損傷基準には圧縮側に「座屈」という損傷基準があり、ここに座屈ひずみを与えておけば計算後に部材に表示される損傷色で識別できます。このように、座屈を考慮しないヒステリシスをファイバー要素に設定していても、損傷基準として設定していれば判定が可能です。この場合は、「FEM解析としては圧縮応力度の低下を考慮しないが、与えられたひずみ値を超えたかどうかは識別できる」ということになります。

全体座屈(弾性座屈)を表現するためには、節点をいくつか設けて多数の部材から構成されるように分割しておくことが必要と思います。なぜなら、全体座屈は多数の要素から構成される場合に生じるためです。1部材だと全体座屈は生じません。

Q1−89. 1つのメッシュ要素に多数のプリミティブが存在する場合に、分解する方法は?
A1−89. 既存のメッシュ要素を分解するをご説明いたします。

図1

E1というメッシュ要素があるとします。
E1に対して自動複製します。

図2

OKボタンを押します。

図3

E2というコピーができます。
ここで、メッシュ要素E1とメッシュ要素E2をダブルクリックして呼び出されるメッシュ要素の画面を並べておきます。

図4

E2側のプリミティブを全て削除します。

図5

新規にプリミティブを作成します。

図6

元のE1のプリミティブ番号1の節点列のセルをコピーします(Ctrl+C)。
E2の節点列に貼り付けます(Ctrl+V)。

図7

E2が完成します。

この後、E2を自動複製して、E3を作成し、E1のプリミティブ番号2の節点列のセルをE3のプリミティブとして貼りつけます。
これを繰り返すことで、E1を分解します。
最後にE1を削除します。

Q1−90. ばね特性の種類がバイリニアの場合に、以下のメッセージが表示された。対処方法は?
===========================
[4200] (2) いくつかのエラーが 各ばね定義 にあります。
レベル3の基準は*.**(数字)以上の値を指定してください。
レベル3の基準は*.**(数字)以下の値を指定してください。
===========================
A1−90. ばね特性のバイリニアの設定には、δ1、δ2があります。
δ2は、バイリニアの骨格を決定するためには不要なので、本来はどのような値でも構いません。
しかしながらδ2は、ばね特性の性能基準のレベル3として使用されますので、下記に示すような順番を満足していないと入力データチェックでエラーが発生し、FEM解析へ進みません。
 レベル 1:δ1
 レベル 2:δa(許容変位)
 レベル 3:δ2
 レベル 4:(内部固定の大きな値)
となっています。大小関係は、
 レベル1<レベル2<レベル3<レベル4
が必要です。
この順番が逆転しないように「δ2」や「許容変位」の数値を与えてください。

Q1−91. 「M-φ要素」画面で地震動の「タイプU」を選択するとエラー「パラメータを見直してください」が発生するのはなぜか
A1−91. 「M-φ要素」画面で地震動の「タイプU」を選択するとエラー「パラメータを見直してください」が発生するのは、示方書条項が「道示-V H14[Mu,Ma]」の「照査用詳細入力プロパティ」画面の 「コンクリート」に対するσ-ε曲線が登録されていないためです。
このエラーは、「曲線パラメータ」の「タイプU」タブで、「鉄筋拘束材料」の条件を設定するか、あるいは「鉄筋拘束材料」のチェックを外すことで、解消されます。



「M-φ要素」のタイプUのみでこのエラーが発生するのは、タイプUのみで横拘束筋の条件が使われるためです(道示-V H14の10.4参照)。

Q1−92. モーメント図などをDXFにエクスポートする際に節点の大きさや支点の大きさなどを別のランと揃える方法は?
A1−92. 曲げモーメント図の大きさについては、下図に示す「選択ランのみスケールに考慮」のスイッチをオフにすることで各ランの大きさを統一できます。
(チェックをオンにしている場合は、選択しているランで表示するスケールを計算します。オフの場合は、全ランで表示するスケールを計算します。)



節点や支点の大きさは、設定されたポイント値と描画する領域の大きさで決定されます。
そのため、モデルをズームインしたりズームアウトしたりすると、相対的に節点等の大きさが変化します。これを共通にするためには、描画領域の大きさと視点位置が全く同じ状態である必要があります。視点位置を保存する機能を使うことで可能です。この機能については、ヘルプ
 「Engineer’s Studio Help|基本操作|ビューツールバー|視点位置の保存|操作方法」
を御覧ください。

各ランで同じ視点位置であれば、DXFエクスポートした場合に節点や支点の図の大きさが同じになります。

Q1−93. 平板要素を用いた頂版と壁の接合部(ハンチ有り)のモデル化方法は?
A1−93. 平板要素は板厚が一定の要素です。
ハンチをモデル化することはできません。
ハンチがある部分を剛域と考えて剛体要素を多数並べるモデル化方法が一案です。
下図のようなイメージです。


Q1−94. 活荷重の入力をして計算したが、結果が表示されないのは何故?
A1−94. 活荷重の結果は着目点で得られます。着目点が設定されていない場合、活荷重の計算結果が得られません。
着目点はナビゲーション「照査設定|フレーム要素着目点」の場所で設定します。
ヘルプ
 「Engineer's Studio Help|ナビ|照査設定|フレーム要素着目点」
の操作手順や設定項目を御覧ください。

フレーム要素を複数選択して一度に着目点を生成させる機能もあります。
ヘルプ
 「Engineer’s Studio Help|リボン|モデル|フレーム要素の分割・着目点生成」
を御覧ください。

Q1−95. 「***.ms2は開けません。指定されたファイルが見つかりません。」というエラーが発生し、保存ができない
A1−95. 確認していただきたいのは、作業フォルダの場所です。
作業フォルダがネットワーク上のコンピュータになっている場合はローカルコンピュータ内(デスクトップ等)に変更してみてください。
また、作業フォルダが書き込み可能な設定になっているかどうか(フォルダのアクセス権限)もご確認ください。
また、作業フォルダ内のファイルを削除することで同様のエラーが解消されたという報告もございますので、こちらもお試しください。

作業フォルダは、ヘルプ
 「Engineer's Studio Help|基本操作|アプリケーションメニュー」
に示されるボタンをクリックして、システムオプション画面を呼び出し、ヘルプ
 「Engineer's Studio Help|基本操作|システム オプション|結果ファイル」
の作業フォルダの設定で変更できます。

あるいは、作業フォルダのドライブに空き容量が十分にあるかどうかをご確認ください。同じドライブ内に結果付きで保存すると、作業フォルダから移動されますが、異なるドライブ内に結果付きで保存するとコピーされます。Engineer's
Studioを終了しても作業フォルダ内は削除されませんので、手動で削除されて結構です。

もし、作業フォルダの設定に問題がないようでしたら、エラーの発生するデータファイルをサポート窓口<ic@forum8.co.jp>までお送りください。データファイルを拝見し、こちらでも確認いたします。
データファイルをお送りいただく場合は、破損防止のため圧縮してメールに添付ください
(注意:メールに添付するときに圧縮しないまま添付すると、インターネット上のサーバーや送受信用のメールソフトによってデータの途中で改行されたり、不正な文字が挿入されることがよくあります)。

Q1−96. 「節点が1つ以上の剛体要素に接続されています」というエラーメッセージが発生する。
ラーメン構造の隅角部のように、一つの節点を介して1つ以上の剛体要素を持たせたい場合は、どのように設定したらよいか。
A1−96. 2個の剛体要素を隣接させることはできません。隣接する部分を含めた1個の剛体要素の範囲(従節点で指定)を広げることになります。このようにすると、1つの主節点から複数の従節点へ青い棒が放射線状に結ばれますが、これは見た目だけの問題であり、剛体要素としては、主節点と複数の従節点の位置関係を保ったまま移動したり回転したりします。
隅角部においては、中心部を主節点として左右上下を従節点とすることになります。

関連するヘルプは
 「Engineer's Studio Help|ナビ|節点と要素|剛体要素」
です。また、ヘルプ
 「Engineer's Studio Help|目的ガイド|剛域をモデル化するには」
に、剛体要素を用いる方法と数値断面部材とする方法の2種類が解説されていますので御覧ください。剛体要素を使用できない場合や上述の見た目を気にされる場合は、「数値断面部材とする方法」をご検討ください。

Q1−97. ナビゲーション「固有値解析と減衰定数|減衰定数」において、「要素」タブでαを入力する場合と、「節点タブ」でαを入力するのではどのような違いがあるか。どちらのαにも入力するとダブルカウントになるのか。
A1−97. ヘルプ
「Engineer’s Studio Help|ナビ|荷重|質量一覧|節点質量」
に解説されております節点質量を与えた場合に、その節点質量に対してαを考慮します。そのため、節点に質量が設定されていない場合はαの数値は計算に使用されません。
節点に質量が設定されているときに結果に影響します。

要素タブと節点タブの両方にαを与えた場合は、それぞれに考慮されます。
要素は質量を持っておりますので、その要素の質量を節点質量にも与えている場合は、質量をダブルカウントすることになりますし、αもダルブルカウントすることになります。節点質量は、フレーム要素や剛体要素が持っている質量とは別の、付加的な質量が与えられることが想定されます。
ヘルプ
 「Engineer’s Studio Help|ナビ|固有値解析と減衰|減衰定数」

 Rayleigh減衰の場合|節点タブ
の解説も御覧ください。

Q1−98. 固有値解析を行なう際、「計算するモード数」の指定が可能であるが、「計算するモード数」を変更すると固有値解析の結果が変わる理由
A1−98. 本製品では、固有値解析の解析手法にサブスペース法を用いております。サブスペース法は、算出したい固有値、固有ベクトルの数を指定することで大規模モデルの固有値を部分的に算出するのに適した手法です。この手法は、適当な初期値を基に反復計算をすることで所定の精度の固有値を算出します。また、n次(n:整数)の固有値まで算出する時に、n、n-1、n-2次等算出する最高次数の固有値に近い固有値の算出精度が1次や2次等の低次の固有値と比較して低いことが知られています。よって、計算するモード数は高振動領域の固有値の精度に影響します。

Q1−99. 曲率照査を行うステップでの軸力を用いて許容曲率を算出するには?
A1−99. 必要な入力は、[ナビゲーション|節点と要素|M−φ要素]にて3点、[ナビゲーション|照査設定|曲率照査|φ照査用荷重]にて1点の入力をすることで可能です。



[ナビゲーション|節点と要素|M-φ要素]
1.「初期状態の荷重ケース」を選択
2.「タイプI/タイプUを決めるための照査用荷重定義」を選択
3.「軸力N’設定」の入力方法として"初期状態"を選択

[ナビゲーション|照査設定|曲率照査|φ照査用荷重]
1.同時性をチェック

また、前提条件としまして、断面とM−φ特性を連動させている必要がございます。曲率照査については、ヘルプの
 「Engineer's Studio Help|目的別ガイド|M−φ要素、曲率照査の設定を行うには」
 「Engineer's Studio Help|ナビ|照査設定|曲率照査|φ照査用荷重」
 「Engineer's Studio Help|ナビ|モデル特性|M−φ特性|M−φ要素とM−φ特性
をご覧ください。

Q1−100. フレーム要素に時刻歴の動水圧を与えたい
A1−100. フレーム要素に時刻歴の動水圧を与える機能はございません。
節点に時刻歴荷重あるいは時刻歴強制変位、または時刻歴加速度を与えることは可能です。
この方法は多点入力となります。
多点入力に関してヘルプ
「Engineer’s Studio Help|ナビ|荷重|ランの定義|シーケンス荷重詳細」
を御覧ください。

Q1−66.もあわせてご覧ください。

Q1−101. 強制変位を与えるには
A1−101. 強制変位は節点に対して定義します。ナビゲーション「荷重|荷重の定義|荷重値」において、タイプを「節点-強制変位」にします。このとき、強制変位を載荷する方向に固定とする支点条件が必要です。

Q1−102. リボン"結果"タブの[ナビゲーション|荷重ケース結果|荷重ケース]の使い方が知りたい
A1−102. "荷重ケース"は、3Dビューとテーブルビューの表示状態を制御するために用いられます。具体的には、荷重ケースをクリックして青色で反転表示されている荷重ケースと荷重ケースの前にチェックを入れた荷重ケースの結果の2つの結果が3Dビューとテーブルビューに表示されます(下図)。



 "荷重ケース"が下図の様な指定の時は、「土圧水圧」と「地盤反力」の結果が表示されます。



 チェックを入れている「地盤反力」の結果のみ表示したい場合は、荷重ケースを下図の様な状態にして下さい。



どの荷重ケースにもチェックを入れていない状態でどれか1つの荷重ケースを選択後、キーボードの[↑]又は[↓]キーを押下することで荷重ケースの切り替え操作を素早くすることができます。

Q1−103. リボン"レポート"タブの"入力データ"の操作を教えて下さい
A1−103. リボン"レポート"タブの"入力データ"は、下図のA部にてレポートに出力したい項目にチェックを入れて、さらに同図B部にて各項目毎に出力する詳細項目の設定を行います。



 なお、下図の様な状態で「プレビュー」ボタンを押下しても「モデル表示」はレポートに出力されません。反転表示は、B部を呼び出すために行います。「モデル表示」をレポートに出力したい場合は、「モデル表示」にもチェックを入れて下さい。



Q1−104. 絶対加速度と相対加速度の違いは?
A1−104. 地震動が入力されると地面が揺れます。観測者が揺れている地面の上に立っているとき、構造物の揺れは相対的な揺れとして観測されます。もし観測者が静止衛星のように揺れている地面をも観察できるような位置にいるとき、地面とともに揺れる構造物の揺れは絶対的な量として観測されます。
したがって、揺れている地面の上から観測する構造物の応答が「相対加速度」であり、それに入力地震動の加速度を足し合わせたものが「絶対加速度」となります。

Q1−105. 製品同梱の各サンプルファイルの概要が知りたい
A1−105. こちらを御覧ください。

Q1−106. レポート出力の概要について教えてほしい
A1−106. Engineer's Studio(以下、本製品)は、様々な構造物の解析を実施できるため場合によっては、入力、解析結果等のデータ量が非常に多くなる場合があります。そのためデフォルトでは、全ての情報をレポートに出力せず、お客様にレポートに出力する項目を明示的に選択して頂く様になっております。
 本製品にてレポートに出力可能な内容は、下記3つに分類されます。

* 入力データ
* 標準出力
* 任意設定

 「標準出力」は、照査結果を出力します。この「標準出力」と「入力データ」は、「レポート」タブにて出力する項目を指定します。また、「任意設定」は、「結果」タブ及び「照査」タブにて表示可能な項目の内お客様が指定した項目を出力します。「入力データ」及び「任意設定」の出力項目の指定方法については、それぞれQ.1-103、Q.1-107を御覧下さい。
 また、製品に同梱されているヘルプの下記トピックにもレポートに関する説明がございますので併せて御覧下さい。

「Engineer's Studio Help|リボン|レポート」

Q1−107. レポート出力の「任意設定」の基本的な設定方法が知りたい
A1−107. 「任意設定」には、「結果」タブ及び「照査」タブにて表示可能な項目についてレポートに出力したい項目を追加できます。下図において赤い矩形の領域に表示される内容がレポートに出力可能です。



 まず、「ナビゲーション」や「リボン」を操作することで上図の赤い矩形の領域にレポートに出力したい内容を表示します。下図は、「結果」タブで最終ステップのMzp図とMzpの結果表を表示させた例です。



 この表示内容をレポートの出力リストに追加するためにウィンドウ左下の「レポートリストに追加」ボタンを押下します。



 追加した項目がレポートリストに追加されたかどうか確認するために「レポート」タブの「任意設定」の「ラン」を開きます。



 ここまでの手順を繰り返してレポートに出力したい項目をレポートリストに追加します。下図は、追加後のレポートリストの状態です。レポートリストの「名称」列を変更しておくと出力対象が増えた時に他の項目と区別できて便利です。



 レポートリストへ出力したい項目の追加が完了したらウィンドウ上部の「プレビュー」ボタンを押下します。



 すると「F8出力編集ツール」が起動し、これまでにレポートリストに追加した項目がレポートに出力されていることが確認できます。



Q1−108. レポート出力の図を拡大することはできるか
A1−108. レポート出力の図の領域を大きくする(たとえば、A4サイズ一杯にする等)ことはできません。別途画面のハードコピーをとるなどの操作になります。

Q1−109. 平板要素モデルで、節点以外の場所へ集中荷重を載荷したい
A1−109. 平板要素は節点で離散化される有限要素法なので、節点以外の場所へ集中荷重を載荷することはできません。
対処方法としては、集中荷重を載荷されたい位置に節点がくるようにメッシュ割を変更するか、あるいは載荷位置周辺を別の平板要素としてその部分のメッシュの密度を他の部位より密とし、節点に集中荷重を載荷することが考えられます。また、1つの節点だけに集中荷重を載荷すると、応力が集中して応答値が過大になることもありますので、実際の載荷面を考えて複数の節点に集中荷重を載荷することも考えられます。

Q1−110. 示方書条項の入力が「断面照査用詳細入力」と「断面照査」の2箇所ある理由?
A1−110. 断面照査の入力と断面照査用詳細入力はそれぞれ独立したデータになっております。
断面照査の入力ではどの着目点に対してどの示方書条項で照査するかを指定します。
断面照査用詳細入力ではどの断面に対してどの示方書条項の設定を行うかを指定します。
この時点では、断面照査の入力と断面照査用詳細入力は関連付けられていません。
そして、断面照査で断面照査用詳細入力を選んだときに、断面照査で想定されている示方書条項と断面照査用詳細入力に設定されている示方書条項が一致するかどうかがチェックされます。一致していれば問題ありませんが、不一致の場合はエラーになります。同時に、断面照査で指定された着目点での断面名称と断面照査用詳細入力で入力されている断面名称が一致しているかどうかも検査されます。

Q1−111. フレーム要素の断面を斜めにしたい。[ナビゲーション|節点と要素|フレーム要素]にある各フレーム要素の「主軸座標系の回転(°)」の値を変更することで回転させたが、問題ないか?
A1−111. フレーム要素の要素座標系xl-yl-zlを回転させる方法をお勧めします。要素座標系は、[ナビゲーション|節点と要素|フレーム要素]
の「要素座標系」列中の[...]ボタンを押下して表示される「座標系」ダイアログにて変更することができます。この「座標系」ダイアログの詳細については、ヘルプの
 「Engineer's Studio Help|ナビ|節点と要素|フレーム要素|フレーム要素座標系」
をご一読ください。

ここで、3次元空間での座標系について解説させていただきます。座標系が下記3種類あります。
 全体座標系X-Y-Z
 要素座標系xl-yl-zl(lはlocalの意味)
 主軸座標系xp-yp-zp(pはprincipal axisの意味)

要素座標系は、フレーム要素、ばね要素、剛体要素、平板要素(メッシュ要素)、支点の全部が持っている情報です。これに対し主軸座標系は、フレーム要素のみが持っている情報です。なお、上下左右に対称な通常の断面では、通常、要素座標系と主軸座標系は一致します。詳細は、お手数をおかけいたしますが、ヘルプの
 「Engineer's Studio Help|入力する前に|全体座標系」
 「Engineer's Studio Help|入力する前に|要素座標系」
 「Engineer's Studio Help|入力する前に|主軸座標系」
をご覧ください。特に上記「主軸座標系」に関するヘルプでは、[ナビゲーション|節点と要素|フレーム要素]にある各フレーム要素の「主軸座標系の回転(°)」の値を変更した場合に要素yl軸は回転せずに主軸yp軸が回転する様子と、要素yl軸の方向指定によって、要素yl軸と主軸yp軸が同時に回転する様子の解説をしておりますので、ぜひご覧ください。
ここからは、各座標系の用途について説明します。まず、要素座標系は、部材荷重の方向付けに使用します。また、フレーム計算の部材剛性、断面力算出、断面計算は全て主軸座標系の軸に関して計算されます。 なお、要素座標系のデフォルトは、要素yl軸が鉛直上向きとしています。しかし、鉛直部材ではyl軸を上に向けることができませんから、全体X軸の負の向きとなります。この解説がヘルプの
 「Engineer's Studio Help|ナビ|節点と要素|フレーム要素|フレーム要素座標系」
に図入りでありますのでのでご覧ください。
最後に [ナビゲーション|節点と要素|フレーム要素]にある各フレーム要素の「主軸座標系の回転(°)」で角度を入れることもできますが、前述のとおり、主軸と要素軸が一致しなくなります。このことがわかっていれば特に問題はありませんが、特に理由がなければ要素yl軸を回転させる方法をご利用ください。要素yl軸を回転させれば主軸も一緒に回転しますので結果の確認等でデータチェックが容易と考えます。

Q1−112. [ナビゲーション|荷重|質量一覧|荷重を質量へ変換」は、どのような場合に使用するのか
A1−112. 動的解析では質量に加速度が乗じられて慣性力になります。
しかし、荷重値は質量ではないので慣性力が生じません。
荷重値による慣性力を発生させる目的がある場合にこの機能を利用できます。
一例としては、プログラムが自動生成する死荷重を使用せずに、節点荷重や要素荷重を直接入力することで死荷重に相当する荷重値を別途設定した場合、動的解析時に慣性力が発生しません。
そこで、この機能を利用することで質量が生成され、その結果慣性力が発生します。

Q1−113. 固有値解析の結果が動的解析に必要な理由は?
A1−113. 動的解析では粘性減衰マトリクスが必要です。粘性減衰マトリクスは、
・Rayleigh型
・要素別剛性比例型
の2種類があります。
Rayleigh型は、固有値解析の結果から2つのモードを選ぶ方法です。
要素別剛性比例型は、固有値解析の結果から1つのモードを選ぶ方法です。
詳細は、ヘルプ
「Engineer’s Studio Help|計算理論|FEM計算関連|減衰について」
を御覧ください。

H14道路橋示方書V耐震設計編 p.343「5.2 減衰力のモデル化」にも解説がございますのでご参考にされてください。

Q1−114. 断面の大きさが異なるフレーム要素では断面の図心位置が骨組み線となるのでずれてしまう。このような場合の対処方法は?
A1−114. お考えのとおり、断面の図心を通るようにフレーム要素の骨組み線が設置されます。
これは、たとえば、H24道路橋示方書III-p.294の図-解16.2.1(b)ラーメン軸線の変化を無視できない場合の考え方です。
ラーメン軸線の変化を無視できる場合が図-解16.2.1(a)です。
このような観点から、軸線の変化を無視するか、無視せずに厳密に考慮するか、を最終的には設計者が解析目的に応じて適切に判断することになります。

簡易的にずらす方法があります。それは、「ナビゲーション|モデル特性|フレーム要素の断面|断面特性オプション」画面の「Cz、Cy」を設定することです。この「Cz、Cy」を変更するには、「Cz」列の左側にある「ov」列をチェックします。詳細は、以下のヘルプをご参照お願いします。
 「Engineer’s Studio Help|ナビ|モデル特性|フレーム要素の断面|断面特性オプション」の「設定項目」
ここに解説されておりますように、骨組み線を移動すると、断面剛性は移動前のもの、プログラムが自動生成する死荷重は移動後のものとなり、両者が整合しないことになりますので、極力ずらさないことをお勧めします。フレーム計算を行う上での部材剛性は、移動する前の断面剛性を使用します。
この場合、プログラムが死荷重を自動生成する場合は、重心位置と骨組み線の位置がずれることによる偏心モーメントが考慮されます。

Q1−115. 活荷重を定義して影響線解析を行うと計算はエラーなく終了したが、解析結果を確認できない
A1−115. 影響線は着目点に対して作成されますので、着目点の設定が必要です。
弊社ホームページの下記Q&A(1)に、複数の着目点を設置する操作方法が解説されていますので、ご参考ください。
Q1−28.断面照査や限界状態照査を行う着目点が多数ある場合の設定方法は?
http://www.forum8.co.jp/faq/ucwin/ES.htm#q1-28

(解説図)
http://www.forum8.co.jp/faq/ucwin/image/checkpoint.png

Q1−116. 節点や要素をクリックしても選択状態にならない、マウスを移動させた残像が残る等の3次元の描画が適切に行われない問題への対処方法は?
A1−116. 3次元の解析モデルが表示されている領域(CADビュー)の描画が正常に行われない場合の対処方法としては、グラフィックデバイスのドライバをアップデート、ハードウェアアクセラレーションの無効化が考えられます。グラフィックデバイスのドライバをアップデートした場合は、WindowsUpdateによるドライバの自動更新を抑制する設定を推奨します。詳細は、下記文書を御覧ください。
   3次元描画が適切に行われない時の対処法(.pdfファイル)


Q1−117. 特定のフレーム要素(M-φ要素、ファイバー要素を含む)の色を変更したい
A1−117. こちらの動画を御覧下さい。

Q1−118. 複数のフレーム要素に分布荷重を載荷する方法は?
A1−118. 最初に複数のフレーム要素を選択し、その後、ナビゲーション「荷重|荷重の定義|荷重値|基本荷重」で入力します。簡単な入力手順を説明した下記ファイルを御覧ください。
 分布荷重の操作例.pdf

Q1−119. ナビゲーション「荷重|荷重の定義|荷重値|基本荷重」の入力で、複数の要素を「対象」列に簡単に入力する方法は?
A1−119. 複数の要素を選択した状態で、荷重値の行を追加すると自動的に複数の要素名称がカンマ区切りでセルに追加される機能があります。
この機能について説明し下記ファイルをご覧ください。
 分布荷重の操作例.pdf

Q1−120. プレストレス部材の非線形性を考慮するときに、ファイバー要素でモデル化する方法とM−φ要素でモデル化する方法の違いは?
A1−120. M−φ要素は断面全体で1つの非線形特性(M−φ特性)を考慮しますが、ファイバー要素は断面内の各セルの単位でコンクリートの非線形特性(応力ひずみ関係、製品ではヒステリシスと呼んでいます)を考慮します。さらに鉄筋やPC鋼材も直接非線形特性(応力ひずみ関係、製品ではヒステリシスと呼んでいます)を考慮します。
M−φ要素では二軸曲げを正確に評価できませんが、ファイバー要素は二軸曲げを正確に評価できます。また、解析中に軸力が変動する場合に、非線形特性も随時更新するのがファイバー要素です。M−φ要素は解析中に軸力が変動しても元のM−φ特性の骨格形状は更新されません。ヘルプ
 「Engineer's Studio Help|テクニカルノート|プレストレス部材を非線形とするには」
にファイバー要素とM−φ要素の比較が4つのサンプルデータ「PC-T-InPlane-Fibre.es」、「PC-T-InPlane-Mphi.es」、「PC-T-OutPlane-Fibre.es」、「PC-T-OutPlane-Mphi.es」とともに解説されていますので、ご参考ください。

Q1−121. 要素の接続関係を視覚的に確認したい
A1−121. 一時的に要素を平行移動させる方法がございます。以下の動画を御覧下さい。

Q1−122. i端とj端とに異なる断面を割り当てて、変断面部材とするには?
A1−122. 弾性梁要素の場合はi端とj端に異なる断面を与えることができますが、互換性のある断面どうしでなければなりません。互換性のある断面とは、次のとおりです。
1)断面に使用されているアウトラインの数が同じであること。
2)断面を形成する図形の頂点数が同じであること。
3)材料の種類が同じであること。
4)i-j端断面の主軸の角度の差が±0.5°以内であること。

互換性のない断面を割当てている状態でFEM解析を実行すると「両端断面に互換性がありません」というエラーメッセージが表示されます。

Q1−123. 構造物内の任意の位置に時刻歴波形の衝撃荷重を与える方法は?
A1−123. 多点入力で可能です。波形は節点に対して与えることになります。多点入力に関しては、ヘルプ
 「Engineer’s Studio Help|ナビ|荷重|ランの定義|シーケンス荷重詳細」
を御覧ください。

Q1−124. 「Engineer's Studio」で作成したデータを「UC-win/FRAME(3D)」で読み込む方法はあるか?
A1−124. 逆は可能ですが、Engineer's StudioからUC-win/FRAME(3D)へデータファイルを連携させる方法はございません。

Q1−125. Ver.6 にて導入されたコンテキストコマンドについて知りたい
A1−125. Ver.5 までは、モデル作成時にCADビュー(3次元のモデルが表示されている部分)にて節点やフレーム要素等、特定のオブジェクトを選択するとそのオブジェクトに適用可能なコマンドの実行用ボタンがリボンの「モデル」タブに表示されていました。しかし、Ver.6 より"コンテキストコマンド"という仕組みが採用され、各コマンドの表示位置が変わりました。



今回は、下記スクリーンキャスト(動画)にて各コマンドの移設先を紹介致します。以下の動画を御覧下さい。


Q1−126. FEM解析を行うと「収束できませんでした」というメッセージが表示され、最後まで計算できない場合の対処方法は?
A1−126. ナビゲーション「モデル特性|解析設定」画面で収束しない場合の設定を、たとえば、
 収束しない場合に計算を打ち切る=オン
 収束しないことを許すステップ数=10 (10回は許す)
としてみてください。この場合は10回までは収束しないステップがあっても計算を続行するが、11回目に収束しないステップが表れたら計算を打ち切る設定になります。計算後に節点や部材等の時刻歴結果画面をみて(どの節点・部材でも構いません)、結果が赤表示となっているステップがあるかどうかをご確認ください。赤く表示されているステップは収束していないステップです。赤く表示されているステップが何ステップも連続しているようでしたら、計算結果としては信頼性が落ちます。ところどころに赤いステップがみられるようでしたら、あるステップでは収束していないが、次のステップでは収束しているので、モデル全体の解としては採用しても問題ないと判断できる場合があります。赤い表示のステップが多数散在している場合は設計者の判断に委ねられます。

収束結果を確認できる画面があります。ヘルプ
 「Engineer’s Studio Help|FEM結果|収束結果」
を御覧ください。

Q1−127. 示方書条項が「道示-V H24 [Mu,Ma]」の場合の鋼製橋脚断面に対する照査用詳細入力画面「道示VH24オプション」において、コンクリートを充填した鋼製橋脚断面の断面2次半径が充填しない場合よりも小さくなる理由は?
A1−127. H24道路橋示方書V耐震設計編では、「フランジに平行な軸に関する鋼断面の断面二次半径r」が規定されています。このrを計算するために、プログラムは断面二次モーメントを使用します。断面二次モーメントfはzp軸回りとyp軸回りの2種類があります。プログラムは、断面二次半径rを下式で計算します。
 rzp = √(Izp / A)
 ryp = √(Iyp / A)

充填コンクリート断面の方のIzpやIypが小さくなっていないか、あるいは断面積Aが小さくなっていないかをナビゲーション「モデル特性|フレーム要素の断面|断面特性オプション」でご確認ください。断面特性オプションの表の列「基本要素」には換算断面諸量を算出する場合のベースとなる断面要素を選ぶようになっております。充填なしの鋼断面と充填有りの鋼断面とで同じ断面要素を選ぶ(ここでは鋼材の断面要素)ことで、換算断面の考え方が統一されますのでお試しください。

Q1−128. 示方書条項が「道示-V H24 [Mu,Ma]」の場合のRC断面に対する照査用詳細入力画面「道示VH24オプション」において、「横拘束筋の間隔s」と「塑性ヒンジ長算定用の横拘束筋の有効長d'」の違いは?
A1−128. 「横拘束筋の間隔 s」や「横拘束効果の有効長d」はコンクリートの応力ひずみ曲線を定義するためのパラメータです。H24道路橋示方書V耐震設計編10.4に解説がございますので御覧ください。間隔sは部材軸方向、有効長dは部材軸直角方向です。
「塑性ヒンジ長算定用の横拘束筋の有効長d'」は、コンクリートの応力ひずみ曲線を定義するためではなく、塑性ヒンジ長を算出するためのパラメータです。有効長d'も部材軸直角方向です。H24道路橋示方書V耐震設計編10.3(7)p.170に定義があり、解説文p.178には説明図がございますのでご参考ください。

Q1−129. 「ナビゲーション|モデル特性|フレーム要素の断面|断面サムネイル」画面の断面データを他のes(esx)ファイルで使用するには?
A1−129. 断面データに関しましては、同画面のツールバーにある「オブジェクトをクリップボードにコピー」ボタンにより、クリップボード経由で他のes(esx)ファイルにペーストできます。「オブジェクトをファイルにコピー」ボタンでは断面データをファイルとして保存できます。詳細は、以下のヘルプをご参照お願いします。
 「Engineer’s Studio Help|画面まわりの基本|表エディタの機能」
 「Engineer’s Studio Help|画面まわりの基本|自動複製とコピー/ペースト」

Q1−130. フレーム要素のi端やj端に着目点を設定できるが、中間部に設定できない理由
A1−130. i端側とj端側の断面が異なる場合、中間部の断面形状や配筋状態を推定できないため、着目点を配置できません。対処方法としては、i端とj端の断面には平均的な断面を用意してそれを両方に割当てて要素中央だけに着目点を設置することを推奨します。

なお、M−φ要素では要素中央で非線形特性を考慮しますので、平均的な断面を用意してそれをi端とj端に割当てて、要素中央だけに着目点を設置することを推奨します。

Q1−131. 平板要素の結果「コンタ切断図」の内容をレポート出力する方法
A1−131. 「コンタ切断図」は、レポートに出力することができません。
コンタ切断図のテーブル表示画面「コンタ切断面パラメータ」を呼び出して、画像ファイルやCSVファイルを直接エクスポートする操作になります。下記のファイルが出力されます。
 ・コンタ図切断面の断面力図(画像ファイル)
 ・位置図(画像ファイル)
 ・コンタ図切断面の断面力図の各数値(CSVファイル)
 ・概要CSVファイル(CSVファイル)

詳細については、製品ヘルプの下記トピック
 「Engineer's Studio Help|FEM結果|グループ結果|コンタ切断図」

 「出力される画像ファイル」
 「出力されるCSVファイル」
の部分をご覧下さい。

Q1−132. テーパーのついた部材(部材厚が変化)を平板要素でモデル化できるか
A1−132. 平板要素は1つの要素内では一定の厚さである必要があります。厚みを変化させることはできません。そのため一定の厚みを持った平板要素を並べて階段状のように近似してモデル化することになります。この場合、平板要素の表と裏は両面とも階段状になります。

Q1−133. 「橋脚の設計」で作成したデータをエクスポートして「Engineer's Studio」で読み込み、動的解析を行うと支点が不安定となる
A1−133. 「橋脚の設計」では支承の設定を用意していないため、単独エクスポート時に構造系が不安定とならないように最上端の節点に支点を設けることができます。
この支点は、橋脚の設計のエクスポート設定画面において、「上部構造慣性力作用位置の支点」を「設定する」とした場合に設定され、同画面の「支承バネの位置」により下記のように初期設定されます。

・min(橋軸hIL,直角hIT)
一般的な直橋のように、橋軸方向の上部工慣性力作用位置を橋脚天端、直角方向の上部工慣性力作用位置を重心位置として設定する場合に選択します。
計算上は、ばね特性の回転Rzlを自由とすることで、橋軸方向の天端(橋軸hIL)より上に作用するモーメントが0となります。
直角方向については固定とするため、天端より上の慣性力によるモーメントが考慮されることになります。

・橋脚天端
斜橋のように、橋軸方向及び直角方向ともに上部工慣性力作用位置として重心位置を用いるケースを想定しています。
この場合、ばね特性の回転Rzlを固定とすることで、橋軸方向についても天端より上の慣性力によるモーメントが考慮されることになります。

Q1−134. 平板要素にプレストレスを考慮したい
A1−134. 平板断面の鉄筋量タブに、初期ひずみεixとεiyがございますのでこれを入力します。
初期ひずみを鉄筋の構成則で考慮することで疑似的にプレストレスを考慮します。

Q1−135. 断面照査用詳細入力において、斜引張鉄筋 実配置面積Awrealの算出方法
A1−135. 「部材奥行き方向の斜め引張鉄筋の本数」と「鉄筋1本の断面積」の積となります。
たとえば、断面を取り囲む帯鉄筋のみで中間帯鉄筋がない梁では2本分の断面積となります。

Q1−136. 「橋脚の設計」で作成したデータをEngineer's Studioの形式でエクスポートし、Engineer'sStudio側で塑性率の照査を行いたいが、モデルチェックの段階で以下のエラーが発生する
--- from ---
[4395](4)塑性率の照査:橋脚変位算出に対応していない設定のため、断面計算に失敗しました。
--- to ---
A1−136. 橋脚の設計からエクスポートしたesファイルは、M−φ特性の骨格形状は橋脚の設計側で算出され、直接入力されたものです。そのため、添付図の@にチェックを入れて、AとBに値を入力してください。



あわせてヘルプ
「Engineer’s Studio Help|ナビ|照査設定|橋脚塑性率照査|塑性率照査」
の解説をご覧ください。

Q1−137. 「橋脚の設計」からエクスポートしたデータにて、鉄筋径を変更したが曲率照査の結果に反映されない
A1−137. 「橋脚の設計」や「震度算出(支承設計)」からエクスポートした場合のM−φ特性は、「橋脚の設計」が内部で作成した値であり、任意設定のM−φ特性です。任意設定のM−φ特性は、骨格形状を直接定義するものですので鉄筋を変更してもM−φ特性の骨格形状には影響しません。断面と連動したM−φ特性であれば、材料強度が変更されたり、断面形状や鉄筋量が変更されるとM−φ特性の骨格形状も更新されます。

「橋脚の設計」において鉄筋を変更して再度エクスポートをするか、あるいは、Engineer's Studioで読み込んだ後に断面と連動したM−φ特性にするかをご検討ください。

断面と連動したM−φ特性の入力手順は以下のとおりです。

<断面から生成するM−φ特性>
ヘルプ
 「Engineer's Studio Help|目的別ガイド|M−φ要素、曲率照査の設定を行うには」
に、作成手順が記載されておりますので、こちらをご参照ください。この中で、
 ナビゲーション|モデル特性|M−φ特性|M−φ特性表
   断面を選ぶ
   「断面から生成」にチェックを入れる
という操作がございます。断面を選ぶことで、「断面を使用」にチェックを入れることが可能になります。

 M−φ特性のカテゴリには「H24道示V-p.122RC橋脚」があります。これを指定すると、平成24年道路橋示方書V耐震設計編p.122解説に示されるMy= Py(h - Lp/2)、φy = (δpy/(h-Lp/2))/Lpにより算出される完全弾塑性型バイリニアが作成されます。断面と連動しますので、断面形状や配筋の変更に追随し、M−φ特性も自動更新されます。断面の形が上下非対称な場合や圧縮側鉄筋量と引張側鉄筋量が異なる場合など、断面が非対称なときは正側降伏点と負側降伏点を結ぶ直線が原点を通るように補正されます。詳細は、ヘルプ
 「Engineer’s Studio Help|ナビ|モデル特性|M−φ特性|M−φ特性詳細」
を御覧ください。
サンプルデータは、
 RCPier-H24DosiVp122-MyPhiy.es
 BlueBookBridge_TypeI_H24DosiVp122_DuctilityCheck.es
です。

 「橋脚の設計」、「震度算出(支承設計)」からエクスポートしたesファイルでは、任意設定のM−φ特性が作成されますので、基本的にM−φ特性のカテゴリ「H24道示V-p.122RC橋脚」とした場合と同じ方法ですが、「橋脚の設計」では鉛直方向の高さによってM−φを算出しているのに対し、Engineer's Studioでは厳密に地震時保有水平耐力法の計算をしておりませんので、算出されるM−φ特性の結果には差が発生します。
 M−φ特性のカテゴリに、「H24道示V-p.122RC橋脚」以外のバイリニアやトリリニアなどを選ぶことが可能です。この場合も断面形状と配筋状態、照査用詳細入力画面の設定(応力ひずみ曲線)よりM−φが自動算出されます。これらも断面から決定されるものですが、上述のp.122の手法とは異なります。

Q1−138. 固有値解析の結果で1次モードや2次モードの変形モードを図化できる数値(変位のような量)を取得したい
A1−138. 固有ベクトルの数値をテキスト形式(CSV)でエクスポートする機能があります。
リボン「結果|エクスポート|CSV/Text |固有ベクトル」をクリックし、呼び出された画面でランの選択と固有モードを選択するとCSVファイルが出力されます。

Q1−139. 結果表示において、変形性能基準や曲率のコンターの表示色を変更したい
A1−139. 各変形レベルの色は、ナビゲーション「性能基準|ばね要素|変位レベル」、「性能基準|M−φ要素|曲率レベル」、「性能基準|ファイバー要素|ひずみレベル」において変更できます。ただし、平板要素の場合はひずみの性能基準がプログラム内部で固定ですので変更できません。平板要素のコンタ図の色については変更できます。ヘルプ
 「Engineer's Studio Help|FEM結果|グループ結果|コンタ図の凡例について」
の解説を御覧ください。

Q1−140. 下記のようなエラーが発生する場合の対処方法は?
============================
警告
[4180] (3) 支点条件では、変位を与えることができません。
============================
A1−140. ナビゲーション「荷重|荷重の定義|基本荷重ケース|荷重値」で「節点-強制変位」が指定されている場合、強制変位を与える方向を固定とする支点が必要です。しかし、該当する節点に支点が設定されていないため「支点条件では、変位を与えることができません」という警告メッセージがでています。例えば、全体X軸方向に強制変位を与える場合は全体X軸方向を固定とする支点(その他の成分は自由で結構です)を設置してください。

Q1−141. 下記のようなエラーの対処法は?
===============================
[4010] (11) フレーム要素の剛性が正しくありません。
曲げ剛性 : E * Izp = 0
===============================
A1−141. 数値断面の入力をご確認ください。Izy(断面相乗モーメント)にゼロでない数値が設定されていないでしょうか。これが原因でヤング係数と断面二次モーメントを乗じたEIがゼロになるというエラーが発生していることが考えられます。通常、左右対称、上下対称な断面はIzyがゼロですので、ゼロを与えてください。

断面の図心を通る任意の座標軸z'-y'に対して、2次の断面モーメントは以下の3種類があります。
 Iz':z'軸回りの断面二次モーメント
 Iy':y'軸回りの断面二次モーメント
 Iz'y':断面相乗モーメント
これらは、現在考えている座標軸が回転すると変化します。変化させる中で、断面相乗モーメントIz'y'がゼロとなる角度θが存在し、次式で計算されます。
 tan2θ=2Iz'y'/(Iz'-Iy')
この角度θに対して新たに定義される座標軸zp-ypを「主軸」と称し、それら2軸(zp-yp)に関する断面二次モーメントIzp、Iypは極大値あるいは極小値となります。
数値断面の入力では、上記の3つのパラメータを入力します。解析に使用されるのは自動算出された主軸回りのIzp、Iypです。

Q1−142. 解析可能な最大節点数、あるいは最大要素数はあるか?
A1−142. 節点数や要素数の制限はありません。ただし、Engineer'sStudioが使用可能なメモリは最大2GBまでというOSの制限(32bitアプリケーションの制限)に抵触してしまうと予期しないエラー等が発生します。64bitOSでは約3.5GBまで使用可能に拡張されます。
解析に要する時間やメモリ消費量に対する指標としては、概算で「節点数×要素数(フレーム要素+ばね要素+平板要素+...)×ステップ数」の数値が大きければ大きい程メモリ制限に抵触する可能性が高くなります。
具体的な指標はございませんので、モデルが大規模の場合はWindowsのタスクマネージャーで表示されるプロセス「eStudio.exe」のメモリ使用量を確認することで傾向を把握することが考えられます。

Q1−143. 弾性梁要素の剛性を降伏剛性とした線形弾性解析を行いたい
A1−143. 構造力学の公式に「M=EIφ」があります。H24道路橋示方書V耐震設計編p.173の解(10.3.2)と同じです。これを変形すると、I=M/(Eφ)です。つまり、
 Iy=My/(E*φy)
と考えて、Iyを手動で算出し、Iyを数値断面として入力します。数値断面ですので、フレーム要素の種類を弾性梁要素に指定します。
ここで、
  Iy:降伏時の断面二次モーメント
  E:ヤング係数
  My:降伏曲げモーメント
  φy:降伏曲率
です。

Q1−144. 斜杭の基礎ばねAvvは橋軸方向と直角方向の2種類あるが、どちらを入力したらよいか
A1−144. 基礎ばねは道路橋示方書の概念で平面内が想定されています。よって、
 橋軸方向専用のモデルでAvvを入れる。
 直角方向専用のモデルでAvvを入れる。
が道路橋示方書の概念に合った方法と思います。

3次元モデルでは3次元での基礎ばねが必要ですが、その方法は道路橋示方書に解説されていません。そのため、どちらのAvvを使用するか、あるいは、平均するか、等を設計者が判断して入力することになります。

Q1−145. 1つの支点の行に複数の節点を指定することはできないか
A1−145. 1つの支点に複数の節点を指定することはできません。
なお、下図の様に操作すると効率よく作成することができますのでお試しください。

支点を設定したい節点を選択します。CADビュー上で選択する場合、下図の@の操作を行うと節点だけを選択できる様になり便利です。



下図の様に支点作成コマンドを実行します。



下図は、支点設定後の状況です。



Q1−146. 断面照査結果からNG等になる要素を着色して表示させることはできるか
A1−146. 断面照査結果からNG等になる要素を認識して色を付ける機能はございません。
本プログラムには要素を選択すると、最初に選択した要素と複数選択した要素の色が変わる機能があります。この機能を利用する方法をご説明いたします。
1)システムオプションのカラー設定を呼び出す
2)「選択」と「複数選択」に対して赤色等の指定を行う
3)入力画面に戻る
4)3次元モデル内の要素をCtrlキーを押しながら次々とクリックする



ナビゲーション「節点と要素|フレーム要素|フレーム要素」の表内の列「状態」の欄をCtrlキーを押しながら次々とクリックすることでも選択状態になります。ヘルプ
「Engineer’s Studio Help|基本操作|要素の選択」

選択|表エディタ
の解説を御覧ください。

Q1−147. 主軸座標系が傾いてしまう。任意に角度を設定できないか?
A1−147. 断面形状が非対称な断面では、主軸が傾きます。
主軸は断面の形から決定される断面固有の性質なので任意に変更できません。
部材に発生する断面力は主軸に対して得られます。断面計算も主軸に対して実施されます。
主軸を傾けないようにするには、断面の形が対称となる形状に変更することになります。

<主軸に関する補足>
主軸とは断面相乗モーメントがゼロとなる軸ですが、フレーム計算を行うときは主軸回りの剛性が必要なため、主軸以外の軸回りの断面二次モーメントを算出する機能がありません。仮に主軸以外の軸に関して断面二次モーメントを算出した場合、断面相乗モーメントIzyも算出し、それら両方を考慮した部材剛性をフレーム計算に用いる必要があります。本プログラムでは断面相乗モーメントを部材剛性として考慮しないので、常に主軸回りの部材剛性を使用します。そのため、主軸以外の軸に関する断面二次モーメントを算出しません。
長方形断面や円形などの対称断面では断面相乗モーメントIzyはゼロ0です。

Q1−148. 結果付きで保存する際に、作業フォルダや保存先フォルダをローカルPCだけでなく、ネットワーク上にあるPCに設定してもよいか?
A1−148. 作業フォルダや保存先フォルダはいずれもローカルPC(USB接続のHDDも含む)としてください。
ネットワークの接続状態は不安定ですので、一旦接続が切れると正常に動作しなくなる可能性があります。一旦、ローカルPCで保存後、改めてネットワークPCにコピーする方法が安全です。

また、作業フォルダと保存先フォルダが異なるドライブのときはファイルのコピーが発生するので(みかけは移動)、作業フォルダと保存先は同一ドライブにすることをお勧めいたします。

Q1−149. 動的解析後、柱基部の鉛直力、水平力、モーメントの初期値、最大値、最小値を確認する方法
A1−149. フレーム要素の断面力を確認することになりますので、グループ結果のランにおいてテーブル表示するか、若しくは個別結果のフレーム要素で確認することになります。
グループ結果のランについては、ヘルプ
「Engineer’s Studio Help|FEM結果|グループ結果|ラン結果」
個別結果のフレーム要素については、ヘルプ
「Engineer’s Studio Help|FEM結果|個別結果|フレーム要素時刻歴」
を御覧ください。

M−φ要素は非線形特性(M−φ特性)を要素中央で評価しますので、計算結果も要素中央で得られます。その値は、個別結果のフレーム要素で確認できます。
グループ結果のランでは、曲げモーメント図を描画する必要がありますので、要素中央の値からi端側やj端側へ線形弾性理論により補間して算出された値となります。
このとき、厳密には不整合な状態が発生します。M−φ要素の結果は非線形の結果に対し、補間される値は線形弾性理論です。これによる違いが発生します。

最大、最小は個別結果のフレーム要素の数値表で確認できますが、M−φ要素の場合は要素中央での値となります。抽出キー結果では、グループ結果のランと同様に要素中央の値からi端側やj端側へ線形弾性理論により補間して算出された値から最大最小が抽出されています。ヘルプ
「Engineer’s Studio Help|FEM結果|グループ結果|抽出キー結果」
を御覧ください。

Q1−150. 「座標系」ダイアログでのばね要素座標系の指定方法を知りたい
A1−150. こちらのドキュメントを御覧下さい

Q1−151. 橋梁の動的解析の結果から、橋軸方向の遊間を取り出したい
A1−151. 相対変位を取り出したい2個の節点間にダミーのばね要素(6成分自由)を配置しておく方法があります。ばね要素の結果は相対変位です。この場合は、ばね要素の要素座標系に対する値で、かつ、ばね要素i端側節点に対するj端側設定の相対変位量になります。相対変位の符号は、ばね要素座標系の向きを正としています。ばね要素の結果については、ヘルプの
 「Engineer's Studio Help|計算理論|FEM計算関連|ばね要素の符号について」
をご一読ください。6成分自由の設定ですので、解析結果には何ら影響せずにばね要素の結果(=2節点の相対変位)を取得できます。計算させると、ばね要素の長さがゼロでないというメッセージがでますが無視して頂いて結構です。

結果は、ばね要素の結果をみることになります。ばね要素の結果は、ヘルプの
 「Engineer's Studio Help|FEM結果|個別結果|ばね要素時刻歴」
をご覧ください。

Q1−152. ダンパーのモデル化方法を知りたい
A1−152. ダンパーのモデル化方法にはばね要素と減衰要素の2種類あります。

たとえば、オイレス工業(株)様が販売している圧縮型復元機能付減衰装置BMRダンパーの履歴モデルは、ばね要素に割り当てるばね特性で入力します。ばね特性は力と変位の関係を定義する特性です。

一方、力と速度の関係を定義する減衰要素もあります。減衰要素には減衰要素特性を割当てます。減衰要素特性のパラメータは、
  F=C*V^α (C:ダンパー容量係数、α:速度依存係数)
のうちの、Cとαです。
入力は、最初に減衰要素特性を作成し、次に減衰要素を作成します。詳細については、恐れ入りますが、ヘルプ
「Engineer’s Studio Help|ナビ|モデル特性|減衰要素特性」
「Engineer’s Studio Help|ナビ|節点と要素|減衰要素」
を御覧ください。

減衰要素のサンプルデータは、「Lohse-after-dampingElement.es」です。このサンプルは、鋼逆ローゼ橋にレベル2地震動のタイプII波形を橋軸直角方向に入力した大変位動的解析で、減衰要素を左側端柱に配置して曲げ応力度照査をしています。デフォルトのインストール状態では、
C:\Program Files (x86)\FORUM 8\Engineers Studio 6.0.3\Samples
にあります(64bit OSの場合)。
※ご利用のバージョンによって「Engineers Studio 6.0.3」の部分を読み替えてください。

Q1−153. H24道路橋示方書V耐震設計編「7.2 動的解析に用いる地震動(3)」解説文(p.112)「入力地震動の振幅の正負を変えた場合」に相当する入力方法は?
A1−153.

上図に示すように、シーケンス荷重の入力画面に回転角度があります。ここに180度足した値を与える操作になります。たとえば、橋梁全体系の橋軸方向が全体X軸方向にモデル化されている場合は、以下のようになります。
橋軸方向:0度、180度
直角方向:90度、270度

製品に同梱しているサンプルの地震波形は道路橋設計用波形として地盤種別毎に3波形をまとめたものです。まとめる際に、3波形の最大振幅が正側にくるように調整しています。この波形は
C:\Program Files (x86)\FORUM 8\Engineers Studio6.0.3\Samples\Waves\BridgeDesign-H24
にあります(64bit OSの場合)。
※ご利用のバージョンによって「Engineers Studio 6.0.3」の部分を読み替えてください。

3波形の最大振幅が正側にくるように調整した理由については、具体的な数値で解説されたものが、弊社の下記ウェブサイトにあります。参考までに御覧ください。
「サポートトピックス / UC-win/FRAME(3D) 地震波形の最大加速度と最大応答の関係」
http://www.forum8.co.jp/topic/up91-support-topics-ES.htm

Q1−154. ランの解析において途中のステップで支点条件を変更することはできるか
A1−154. 本製品は全ステップで同じ支点条件、同じ節点、同じ要素(フレーム要素、ばね要素等)が前提となっております。それらを途中のステップで変更できません。

ランの解析のステップ1に入る前の状態で初期断面力を与える方法があります。この方法では、ランの支点ケースと異なる支点ケースを選ぶことができます。つまり、ランの支点ケースと異なる支点条件による断面力(フレーム要素、ばね要素)を初期状態として与える手法です。
設定場所は、ナビゲーション「荷重|ランの定義|初期状態」です。
初期状態の荷重ケースとして、基本荷重ケースや組合せ荷重ケースを選ぶことができます。
支点条件として、各基本荷重ケースの支点ケースを使うか、別途用意した支点ケースを使うか、を選ぶことができます。組合せ荷重ケースを指定した場合は、それに含まれる基本荷重ケース(とその支点ケース)を個別に計算し、計算結果を合計した断面力が初期断面力として考慮されます。

初期状態の機能を使う注意点を下記に列挙いたします。
・ナビゲーション「荷重|ランの定義|初期状態」画面内の「ラン」タブで初期断面力を使用するにチェックを入れます。
・シーケンス荷重の中から死荷重に相当する単調増加荷重を削除します(初期状態を考慮するのでダブルカウントにならないようにするため)
・解析を始める前の部材に生じている断面力状態を与えるので、初期断面力による支点反力は生じません。支点反力は荷重が載荷されたときに初めて生じます。
例えば、モデルの死荷重状態を初期断面力に 指定すると、最初の1ステップ目の計算結果には死荷重反力が発生しません。
・初期状態は初期断面力を考慮するので、初期状態の節点変位は生じません。これは初期断面力を生じさせるような荷重が載荷された解析結果のうち、節点変位を無視して断面力だけを取り出して初期状態とするからです。見方を変えると、初期断面力を与えた状態の節点座標がモデル化されているべきです。
例えば、死荷重が載荷されて変位が生じた解析結果を使用するとき、変位した後の節点座標を配置して、部材に初期断面力を与えます。
・フレーム要素の材端条件(ピン、剛結)は初期状態でもランでも共通です。異なる設定はできません。

ヘルプ
 「Engineer’s Studio Help|ナビ|荷重|ランの定義|初期状態」
の解説を御覧ください。

Q1−155. レポートの標準出力でプレビューを実行したが、何度試してもフリーズして表示されない
A1−155. レポートの標準出力は計算書様式のため、照査する数が多いと枚数が増えて処理に時間がかかります。

Ver 6.0.2において、リボン「照査|結果」内の総括表タブ、断面照査タブ、塑性率照査タブ、曲率照査タブ、残留変位照査タブ、ばね要素照査タブ、限界状態照査タブに、照査結果の詳細な内容(例:中間データ、計算式等)を、一時的に呼び出す印刷プレビュー画面で確認する機能を追加しました。任意設定のレポートリストに追加することが可能ですので、標準出力ではなく、各照査の画面でフィルタリングした状態で任意設定のレポートリストに追加することをお試しください。ヘルプ
「Engineer’s Studio Help|照査結果|照査に関する結果」

レポートに追加するには
に新しい機能(「詳細を追加」ボタン、印刷プレビューボタン)の説明がありますのでご確認ください。

Q1−156. フレーム要素に温度荷重を考慮するには?
A1−156. 例えば、温度変化幅が50℃の場合、±25℃として考えるため、温度変化量としては25℃を与えることになります。具体的な方法を以下に記します。

1.ナビゲーション「荷重|荷重の定義|荷重値」の「基本荷重」タブの新規追加ボタンで『温度荷重』を選択する
名称は任意の文字を入力し、荷重には温度荷重を考慮する荷重ケースを選択してください。+25℃と-25℃を組合せ荷重ケースで考慮するために、温度荷重のみの荷重ケースを用意しておくことをお勧めします。
2.対象には温度荷重を考慮する要素名称をカンマ区切りで入力し、さらにV,Vi欄には温度変化量として25を入力する
3.ナビゲーション「荷重|荷重の定義|組合せ荷重ケース」にて、+25℃の場合は部分割増に1.0を、-25℃の場合は部分割増に-1.0を入力する

なお、温度荷重は圧縮軸力または引張軸力として考慮されます。温度荷重による曲げモーメントやせん断力は発生しないことにご注意ください。

Q1−157. 名古屋高速ゴム支承(免震支承)の支承データベースにないものを追加する方法
A1−157. 名古屋高速ゴム支承において支承の種類を追加するには、ばね定義を新たに追加することになります。
ばね定義はデータベースとして用意しており、以下手順にて追加することが可能です。

1.ばね特性エディタで、>>ボタンをクリックして[名古屋高速ゴム支承データ エディタ]ウィンドウを呼び出します。
2.名古屋高速ゴム支承データベースにすでにある場合は、該当する行をクリックして選択します。選択したリストが反転表示の状態になります。4番のボタンを押すと選択状態が確定します。
3.新しいパラメータで新規に作成する場合は、エディタ画面左下の+ボタン(追加ボタン)をクリックして1行追加し、各種パラメータを入力します。各種パラメータA1〜E1は、繰返しによるせん断変形性能試験より定めた係数です。詳しくは、お手数ですが製品ヘルプ
Engineer’s Studio Help|ナビ|モデル特性|ばね特性|ばね特性〜名古屋高速ゴム支承型〜
を参照願います。
4.[名古屋高速ゴム支承データ選択]ボタンをクリックすると、選択している行がウィンドウ上部に参考表示されます。5番でOKボタンを押すと確定します。
5.[OK]ボタンをクリックします。
6.支承面積(A)と高さ(H)を入力します。

Q1−158. 2次元モデルを作成する場合の注意点は?
A1−158. 3次元空間内に意図的に2次元モデルを作成することは可能です。
注意点としては、2次元モデルであっても3次元空間内で安定している必要があります。
たとえば、面外成分の支点条件は固定にするなどが必要です。
どの平面内で作成するかは自由です。X-Y平面、Y-Z平面、Z-X平面にモデルを自由に作成できます。

サンプルデータ「BoxCulvert_LoadCase_LSD.es」は、2次元モデルです。X-Y平面に作成された例です。ヘルプ「サンプルデータ」より抜粋しますと以下のとおりです。
--- from
BoxCulvert_LoadCase_LSD.es:
2次元平面モデルのボックスカルバートを限界状態設計法で照査。2012年制定コンクリート標準示方書[設計編]
。ねじりの照査例を示すために、節点2番にMxp=2000kNを載荷。
--- to

Q1−159. 加速度波形データを確認する方法
A1−159. ナビゲーションの「荷重|荷重の定義|入力波サムネイル」をクリックして呼び出します。
手動で入力波を作成する場合は、+のボタンを押して入力波詳細画面を呼び出します。
テキストファイルから入力波を作成する場合は、ACC、KNET、JMA、ボタンを押してインポートします。

また、シーケンス荷重から呼び出す波形の画面で加速度の最大最小を確認できます。





Q1−160. 加速度波形を変更する方法
A1−160. ナビゲーションの「荷重|荷重の定義|入力波サムネイル」をクリックして呼び出します。
その後サムネイルをダブルクリックしてインポートしたデータの詳細を確認していただくと矩形の集合体であることことがお分かりいただけるかと存じます。

エクセルなどの表計算ソフトで波形を準備し、それをコピーして「入力波サムネイル」に貼り付けることで作成できます。このとき、入力波の表で「矩形」を1行追加しておき、その行に貼り付けると多数の行が自動的に増えます。

詳細はヘルプの
Engineer’s Studioヘルプlナビl荷重l荷重の定義l入力波サムネイル
をご覧ください。






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