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CIVIL 作成 編集

[Civil] 地中構造物の解析で水圧などを載荷した時に解が発散します。

質問

地中構造物の解析で水圧などを載荷した時に解が発散します。

 

回答

地中構造物の解析では複数の荷重に対して解析後に各荷重ケースの結果を組み合わせるのではなく、組合せた荷重を解析の前に一つの荷重として載荷します。通常、地中構造物は地盤の上に載っているだけなので、地盤は重力方向の荷重にのみ抵抗できて重力の反対方向の荷重に対しては抵抗できません。したがって、地中構造物における地盤の境界は、圧縮専用の節点バネ支持や弾性連結要素で考慮します。

  圧縮専用の節点バネ支持や弾性連結要素など、非線形の境界条件を設定したモデルでは解析時に繰り返し計算を行って、全てのバネが圧縮されている状態を探しその結果値を出力します。したがって、設定した繰り返し計算の回数内で全てのバネが圧縮を受ける場合には結果値が収束しますが、そうでない場合には結果値が発散してしまいます。結果値が発散するかどうかは、解析時のメッセージウィンドウに出力される以下の情報から確認できます。

 

 

荷重組合せで指定する“追加”タイプの組合せは、各荷重ケースの結果を単に荷重係数を掛けて足したものです。 したがって、荷重組合せの結果が信頼性を得るには各荷重ケースの結果が信頼できる値でなければなりません。 つまり、上のメッセージウィンドウで荷重ケース 5、7、8を含む組合せの結果は信頼できないとも言えます。

 圧縮専用の境界条件を使用する地中構造物では、通常、陽圧力、非対称水平土圧などが入った荷重ケースで上記のように解が発散します。したがって、地中構造物では、解析後に各荷重ケースの結果を組み合わせるのではなく、組合せた荷重を解析の前に一つの荷重(同時載荷)として載荷します。

 同時載荷する荷重は、荷重組合せケースで設定します (荷重タブ > 静的荷重(タイプ) グループ >荷重組合せケース) 。たとえば、下図のように、荷重組合せで作成した10個の荷重組合わせを“荷重組合せの選択”に移動すると、10個の同時載荷の荷重組合せケースが生成されます。

 

これにより、既存の荷重ケース5、7、8は解が発散しますが、同時載荷の結果はほとんどの場合に収束します。一般的に地中構造物は同時載荷荷重で検討しますので、単一の荷重ケースの結果が発散することは無視しても構いません。または、単一の荷重ケースを削除しても構いませんが、入力した荷重の修正などのためには削除しないことをお勧めします。

 

 詳しい内容はホームページの技術資料にある「地中構造物解析時のチェックポイント」をご確認ください。

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