4-1 FEM２次元温度解析
物性値の設定が終わると計算することができる。まず初めに FEM２次元温度解析を行う。
FEM２次元温度解析は、図-4.1に示すようにメニューの「計算」→「FEM２次元温度解析」
で行う。
図-4.1 FEM２次元温度解析
FEM２次元温度解析を選択すると画面は図-4.2に遷移するので、「解析開始」ボタンをクリ
ックする。そうすると計算が始まり、計算ステップを表示する画面が現れ、計算が終わると閉 じる。なお、解析開始画面で「入力データ確認ファイルの出力」にチェックを入れると、温度 解析で入力されたデータを確認するためのファイルがデータファイルと同じフォルダに「.txy」
という拡張子で出力される。
図-4.2 FEM２次元温度解析の開始
4-2 CP 応力解析
温度解析が終了するとCP法応力解析を行うことができる。CP応力解析は、図-4.3に示す ようにメニューの「計算」→「CP応力解析」で行うことができ、図-4.4に示す画面の「解析 開始」をクリックすると計算が始まる。CP法ではL/HとEc/Erに応じた外部拘束係数が必要 であるが、L/HとEc/Erはプログラム内で自動的に計算され、それらに応じた外部拘束係数が 自動的に計算される。なお、この外部拘束係数の値は、表から変更することも可能である。
なお、解析開始画面で「入力データ確認ファイルの出力」にチェックを入れると、CP 応力 解析で入力されたデータを確認するためのファイルがデータファイルと同じフォルダに「.cxy」
という拡張子で出力される。
図-4.3 CP 応力解析
図-4.4 CP 応力解析の解析開始
4-3 FEM２次元応力解析
２次元での応力解析法は、主にFEMによる方法とCP(Compensation Plane)法による方法 がある。２次元モデルを用いて応力解析を行う場合、スラブ状構造物の場合は、どちらの方法 でも問題はないが、壁状構造物ではCP法を用いる必要がある。スラブ状構造物のようにどち らの方向にも長い構造物では、その中央断面においては、ほぼ断熱状態であると仮定して、こ の部分のメッシュを作成し、温度解析を行い、さらに応力解析を行えば良い。なぜなら、スラ ブ状構造物では、温度勾配が卓越する断面と引張応力が卓越する断面が一致しているためであ る。スラブ状構造物のようにどちらの幅も十分長い場合には、温度解析を行う断面と応力解析 を行う断面が同じもので解析が行える。この場合FEM2次元温度解析→FEM２次元応力解析 が行える。スラブ状構造物の場合は、温度解析は、y-z平面で行っても、x-z平面で行ってもほ ぼ同じ値になる。
十分に長い場合 中央断面では、z方向で ほぼ断熱
応力解析を行う 断面
z x y
図-4.5 スラブ状構造物
しかしながら、図-4.6 に示す壁状構造物の場合には、温度勾配は、壁厚方向に卓越するが、
応力勾配は、壁の長手方向に卓越するため、ひび割れは長手方向と直角方向に生じる。もし、
FEM２次元で応力解析する場合には、長手方向のメッシュを用いる必要がある。CP 法では、
解析領域に対して垂直面の応力が計算されるため、温度解析で用いたメッシュと同じメッシュ で直角方向の応力を計算することができる。通常、壁状構造物の場合では、温度解析を行う断 面と応力解析を行う断面は、直角方向になっている。そのため、一般には、FEM２次元温度解 析→CP応力解析が行われる。
引張応力が卓越する方向
FEM
応力解析メッシュ FEM温度解析メッシュ
CP法応力解析メッシュ 温度勾配
温度勾配が卓越 する方向
引張応力が卓越する方向 ひび割れ
FEM
応力解析メッシュ FEM温度解析メッシュ
CP法応力解析メッシュ 温度勾配
温度勾配が卓越 する方向
ひび割れ
図-4.6 壁状構造物
FEM2次元応力解析は、図-4.7に示すようにメニューの「計算」→「FEM２次元応力解析」
で行うことができ、図-4.8に示す画面の「解析開始」をクリックすると計算が始まる。
なお、解析開始画面で「入力データ確認ファイルの出力」にチェックを入れると、応力解析 で入力されたデータを確認するためのファイルがデータファイルと同じフォルダに「.sxy」と いう拡張子で出力される。
図-4.7 FEM２次元応力解析
図-4.8 FEM２次元応力解析の解析開始
4-4 CP ひび割れ幅解析
解析モデルに鉄筋が入力されていると CP ひび割れ幅解析を行うことができる。CP ひび割 れ幅解析は、図-4.9に示すようにメニューの「計算」→「CPひび割れ幅解析」で行うことが でき、図-4.10 に示す画面の「解析開始」をクリックすると計算が始まる。CP ひび割れ幅解 析では付着喪失等価領域や応力解放領域を設定する必要があるが、標準的な値がデフォルト値 として表示されている。また、ひび割れ幅を計算するリフトも入力する必要がある。
ひび割れ発生条件は、ひび割れが発生する条件を設定するもので、ひび割れ指数がいくら以 下になったらひび割れが発生したとみなすか、ひび割れが発生した領域の割合がいくら以上に なったらひび割れ解析を始めるかを設定する。
なお、解析開始画面で「入力データ確認ファイルの出力」にチェックを入れると、CP ひび 割れ幅解析で入力されたデータを確認するためのファイルがデータファイルと同じフォルダ に「.cxy」という拡張子で出力される。
図-4.9 CP ひび割れ幅解析
図-4.10 CP ひび割れ幅解析の解析開始