質問
地中構造物で地盤バネの定数はどのように入力しますか？
回答
midas Civilの面分布バネ支持は、節点当たりの分担面積を計算して地盤のばね定数を自動計算する機能で、数多くの地盤境界を一度に入力できます。地中構造物は地盤の上に載っていて、荷重の大きさによって構造物を支持することも、沈下が発生することもあります。 したがって、地盤の境界条件は節点の自由度を拘束するのではなく、剛性を持つバネで支持します。midas Civilで自由度別に剛性を持つばねの境界条件には、節点バネ支持と弾性連結要素があります。節点バネ支持は節点に直接入力する境界条件で、弾性連結要素は2つの節点の間に入力する境界条件です。一方、節点バネ支持と弾性連結要素に方向別のバネ定数を与えるときは、当該節点が分担する面積を考慮する必要があります。
地盤ばね定数＝節点当たりの分担面積×単位面積当たりの地盤反力係数
左下図は水槽を板要素でモデリングしたものであり、右下図は水槽の底面を表示した図です。
水槽の底面に地盤バネを入力するとき、17番の節点が負担する範囲は1.0ｍ²面積で、地盤反力係数にこの負担面積を掛けた値を入力します。一方、20番と5番の節点は、それぞれ0.5m²、0.25m²の面積に対応する地盤バネ値を入力します。
上図の例では、各節点が負担する面積か1.0m²、0.5m²、0.25m²の三つだけですが、実際の構造物では、要素の形状がばらばらで、節点あたりの分担面積を手動で計算することはとても面倒な作業です。midas Civilの面分布バネ支持は節点あたりの分担面積を自動計算するために、単位面積当たりの地盤反力係数を入力するだけで簡単に地盤バネを設定することができます。
この機能は、2次元モデルと3次元モデルの両方で使用することができます。板要素又はソリッド要素でモデル化した場合、上記と同じ方法で分担面積を計算します。地盤バネを設定する構造体が梁要素の場合、梁要素の断面幅を指定するだけで、 “構造体の断面幅 X節点当たりの分担長さX単位面積当たりの地盤反力係数“で地盤バネ値を計算します。