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 Ver.2 |
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RC構造の2次元動的非線形解析
日本語／英語 入出力インターフェース切替対応
初版リリース ： '99.09.08 ／ 最新Ver.リリース ： '13.03.26
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プログラム概要
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東京大学コンクリート研究室で開発された鉄筋コンクリート構造物の２次元非線形動的解析／静的解析の解析プログラムWCOMDをフォーラムエイトが製品化。
WCOMDは、海外でも非常に高い評価を得ているコンクリートに関する数多くの実験と理論的検証結果に基づいた高精度の構成則を用いており、ひび割れを生じた様々な鉄筋コンクリート構造物の２次元非線形動的解析/静的解析を精度良く行うことができます。
解析結果では、構造物の安全性の評価やダメージレベルの検討ができ、より合理的で適切な鉄筋コンクリート構造物の設計を行うことが可能です。
Ver.2より、鉄筋の座屈モデルと土の非排水状態のオプションが追加され、より詳細な解析が可能となりました。
解析モデル作成は、UC-win/MESHにより、トポロジカルなモデルの生成が可能です。
一般的な設計に使用する際に便利なBasicモードと研究に使用する際に研究成果等を反映できるようAdvancedモードを用意しています。
Basicモードでは、材料強度や鉄筋比に応じて、これまでの研究成果に基づいた適切な推奨値が内部で設定されます。
Advancedモードでは、さらに詳細なデータ項目や値の設定ができるようになっています。 |
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UC-win/WCOMD Ver.2.02.02＜2013年 3月 26日リリース＞
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- 平成24年道路橋示方書V耐震設計編の地震動を収録
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プログラムの機能と特長
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■解析対象
以下の各要素から構成される構造物の解析が可能です。
地盤モデルを含むあらゆるRC構造物の解析が可能といっても過言ではありません。
- RC Plate（RC要素）：
使用コンクリート、使用鉄筋、鉄筋比等で定義されます。この要素は分散ひびわれモデルとして取り扱います。無筋コンクリートは鉄筋比が０のRC要素として取り扱います。
- RC Joint（RC接合要素）：
断面が激変するところに（耐震壁とフレーム、脚柱とフーチングなど）に設ける要素で、鉄筋比、鉄筋径、鉄筋定着長等で定義されます。
- Soil（地盤要素）：
地盤を定義する要素で、せん断弾性波速度、せん断剛性、せん断強さ等で定義されます。
→地盤の構成則-大崎モデルについて
→地中構造物への適用について
- Universal Joint（境界要素）：
異質の要素の境界（地盤とフーチングなど）に設ける要素で、せん断剛性、接触剛性等で定義されます。また、弾性ゴム支承、地盤底面の粘性境界を表現することも出来ます。
- Elastic Plate（弾性要素）：
線形挙動を示す要素です。ひびわれが生じないRC部分等に適用することで無駄な計算を減らすことができます。
さらに、RC断面における配筋の不均一さ（周囲は鉄筋が多く、中央部は少ない）や、構造物と地盤、地盤の左右端の境界条件等を合理的にモデル化するためにOverlapping要素もサポートしています。
■解析内容（対象荷重）
WCOMDでは以下の解析が可能です。
- 非線形動的解析
非線形時刻歴応答解析を行います。地震加速度として水平方向の加速度のみならず、鉛直方向の加速度を同時に作用させることができます。
- 静的解析
自重および増分強制変位と増分荷重を与えた場合の解析を行います。増分強制変位、増分荷重の載荷パターンは
（1）Simple： 定義されたステップまで単調増加
（2）Cyclic： 定義されたステップまで単調増加し、原点まで単調減少
（3）Reversal Cyclic： Cyclic＋反転Cyclic
（4）Increasing Cyclic： Cyclic＋2*Cyclic＋3*Cyclic＋…
（5）Reversal Increasing Cyclic： Rev.Cyclic＋2* Rev.Cyclic＋3* Rev.Cyclic＋…
およびこれらの各載荷パターンにおいて荷重が衝撃的に載荷されるケース（時間間隔は、0.01秒から1000秒までの間で設定できます）と合わせて計１０パターンを用意しています。設計者はこれらの機能を適切に利用することによりあらゆる載荷状態の解析を実行することができます。
これらの解析は同時に行うことが可能で、「自重」、「静的荷重」、「動的荷重」の順序で実行されます。したがって、鉛直土圧と水平土圧が作用している状態（ただし不変）を初期状態として地震波を入力して動的解析をすることが可能です。
■解析結果
- 設定された破壊基準に基づいて破壊の判定を行います。全要素または全節点について各計算ステップにおいて以下のものが求められます。
- ひび割れ状態（ひび割れ方向に直交方向および平行方向のひずみ）
- 平均応力度（Ｘ、Ｙ方向の応力度、主応力度、偏差応力度、主応力の方向）
- 降伏応力度、応答変位、応答速度、応答加速度、反力、断面力
全てが画面で確認でき、全ての情報を保存することができますので、報告書の作成で自在に利用することができます。また、ひずみの大きさによって損傷の程度を評価することが可能です。Advancedモードでは判定のためのひずみを設計者が設定することができます。
さらに、各ステップ毎のひび割れの発生状況、変位の状況、応力状態などを動画で確認することができます。静的解析結果の確認においては荷重状態を、動的解析結果の確認においては入力波形を同時に表示しますので応答状況を的確に把握することができます。動画のスピ−ドや変位の倍率は選択することが可能です。
■MESHの特長
- MESHは、要素の幾何学形状だけでなく解析に必要な要素の特性、境界条件等を容易に定義することができ、そのままWCOMDの解析に適用できます。
MESHでは要素の削除、要素の再分割、節点の移動、一括定義、一括削除等の機能がサポートされており、解析モデルを短時間に作成することができます。画面上で全ての編集を行いますので、構造モデルの形状を確認しながら作業ができます。正しい構造モデルが作成できたか否かを３次元で確認できます。また前述のようにBasicモード入力を用意していますので、通常のRC構造物の解析モデル作成は一層簡単です。
MESHでは先に述べた要素の基になる材料（Concrete、Steel、Rc Joint、Universal
Joint、Soil、Elastic）を合計で６１種類まで定義できるようになっています。また、複数の地盤材料が使用されている場合、自動的に色分けされて表示されます。
■ヘルプ、サンプルの充実
- 日本語と英語の両言語でプログラムの操作法だけではなく、本プログラムに関係のある専門用語やBasicモードにおける推奨値の根拠等についても詳しく解説しています。したがって、Advancedモードで使用する際に参照することで適切な値を設定することができます。WCOMDに関する論文名も記載しています。また、理解を深めるために現在５つの計算例を提供しています。
■RC下部工の設計計算との連動で、一連の性能照査が可能
- RC下部工の設計計算で作成された単柱橋脚、及びラーメン橋脚のメッシュデータをインポートすることができます。連動するデータは、形状・材質・鉄筋配置・鉄筋量・地層データ等です。単柱橋脚の場合は橋軸及び橋軸直角の両方向モデルのメッシュを自動生成します。ラーメン橋脚の場合は橋軸直角方向のみです。RC下部工の設計計算で作成されたデータが杭基礎であれば、杭及び地層データも生成します。この機能を利用することにより、保耐法から動的解析までの性能照査を一連で行うことができます。
■地震加速度波形
- 神戸、開北、板島をはじめいくつかの強震波形を用意しています。また、WCOMDでの指定フォーマットをヘルプに記載していますので、設計者が有している強震波形でも指定されたフォーマットに変換することで、利用することが可能です。これらの強震波形は倍率を乗じたり適用範囲を設定でき、編集後の波形を登録して利用することができます。また、加速度波形を作成するための関数をいくつか用意していますので、シンプルな加速度波形に対して構造物がどのように応答するかを確認でき、教育用としても大いに活用できます。
■性能照査について
- 「性能照査型」の設計が設計の標準になりつつあります。破壊基準や損傷の程度を評価する基準を構造物の形式や周囲の環境を考慮して適切に設定することで、当該構造物が求められている性能を満足しているか否かの判定ができるようになっています。
また、載荷パターンや強震波形の計算範囲を適切に設定することで残留ひずみ、残留変位を求めることができます。
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