Ver.22の改訂内容

「設計要領第二集　カルバート　建設編（令和元年7月）NEXCO」（以下、「設計要領R1」とします）ではボックスカルバートの耐震設計手順の一例として「応答震度法」での例が示されています。本プログラムでは「設計要領R1」の計算手法への対応を段階的に行っていく予定としており、Ver.21で第一弾として「設計要領R1」で追加されたレベル2地震動の照査項目への対応を行いました。今回第二弾として「応答震度法」への対応を行いました。
ここでは、その概要を紹介します。

応答震度法

応答震度法は、構造物と周辺地盤から構成される有限領域を取り出して有限要素にモデル化し、地盤要素や構造物要素に地震時の一時点の荷重または加速度を静的な荷重として作用させる構造物要素の応力や変位を算出する耐震設計法です。
解析の手順は以下のとおりです。
①地震応答解析
カルバートがない地盤のみの状態でモデル化して地震波形を与えて地震応答解析を行い、せん断ひずみが最大となる加速度応答分布を求める。
②静的FEM解析
①の解析で得た加速度分布をカルバートを含む全体系FEMモデルに静的に作用させ、躯体部材の非線形特性も考慮して構造物の変位や発生断面力を算出する。

図1　応答震度法概念図

本プログラムでの対応

「①地震応答解析」については、別途算出して頂いた加速度分布を直接入力します。

図2　加速度入力画面

「②静的FEM解析」は弊社「Geo Engineer‘s Studio」の解析部を用いており、本プログラムのみで解析可能です。FEM解析でのFEMメッシュ作成、要素定義、解析条件等の設定は新規に設定すると時間がかかりますが、FEMモデルを自動で設定しますので容易に検討を行うことが可能となります。
1.BOXと周辺地盤を有限要素にモデル化
2.入力された加速度をカルバートを含めた全体系に作用
3.FEM解析により構造物の断面力、変位を算出
BOXは梁要素としてモデル化し、レベル1地震時は線形弾性モデル、レベル2地震時はバイリニアモデルでモデル化します。

図3　FEMモデル

図4　解析結果（変形図）

FEM解析により算出した断面力、変位を用いて表2の照査を行います。

なお、「設計要領R1」には
・部材の材料非線形特性は道示に基づいて設定したトリリニア型のM～φ特性とすることを基本とする。
・部材のM～φ特性の算定において、鉄筋のひずみ硬化を考慮することとする。
と記載されておりますが、Ver.22.0.0の初版では構造物の部材の材料非線形特性はバイリニア型、部材のM～φ特性の算定において鉄筋のひずみ硬化の考慮には未対応となっています。
今後のバージョンアップでトリリニア型の材料非線形特性、鉄筋のひずみ硬化の考慮に対応予定としています。