機能
- ファイバー要素を利用した非線形解析を行うために、断面を適切に分割して多様な非線形応力-変形率履歴を持つコンクリート，鋼材などの材料特性を分割されたセルに割り当てます。RC構造物の場合、Cover concrete , Core concrete , Reinforcing steel などを断面に割り当てることができます。
経路
メインメニュー：[材料/断面] タブ > [非線形特性] グループ > [ファイバー要素] > [ファイバー要素の断面定義]
入力
断面のファイバー分割 (梁-柱)
ファイバー モデルが適用される断面の属性を定義します。
断面のファイバー分割 (梁-柱) ダイアログボックス
名称
ファイバー要素に分割された断面名
断面
ファイバー要素が適用された断面名を入力します。
追加
ファイバー要素の断面を新規入力または追加します。
修正/表示
入力済みファイバー材料の断面を修正または確認します。
削除
入力済みファイバー材料の断面を削除します。
断面のファイバー分割 (梁-柱)
断面のファイバー分割 ダイアログボックス
名称
ファイバー要素の名称を入力します。
断面名
ファイバー要素が適用される既存の一般断面の名称を選択します。
断面読み込み：断面形状を断面データから読み込みます。
断面読み込みの取り消し：既に読み込んだ断面形状を削除します。
鉄筋読み込み：設計機能で定義された鉄筋情報を読み込みます。
鉄筋読み込みの取り消し：読み込んだ鉄筋情報を削除します。
断面：ファイバー断面を定義する際に一般断面を新規に定義する必要がある場合、直ちに一般断面を定義することができます。
ファイバー要素の材料
ファイバー断面には、コンクリートと鋼材の ‘応力-ひずみ特性(ファイバー要素材料)’ を最大6つまで選択して断面セルに割り当てることができます。
: 断面セルに材料を割り当てた後、各材料を特定の色で表示できます。材料ドロップダウンボタンの横にあるカラーボックスをクリックすると色を変更できます。
ファイバー生成
断面をセルに分割し、非線形ファイバー材料を割り当てます。(鉄筋に関連する配筋と修正は、‘鉄筋生成’ 機能で行います。)
‘ファイバー生成’ 機能では、新しい断面を分割し、非線形ファイバー材料特性を割り当てることができる機能と、‘ファイバー生成’ 機能内の ‘ファイバー修正’ 機能を通じて、既存に分割されたファイバー断面を編集することができる機能の2つが実装されています。
まず、新しい断面を分割して非線形ファイバー材料特性を割り当てる段階の、一般的な手順を説明すると、次のようになります。
a. オブジェクト描画 機能は、基本的な断面形状に追加的な厚さの線を読み込んだり追加したりするときに使用します。例えば、基本的な四角の断面にコンクリートのかぶり厚さを入力する場合、“選択されたオブジェクトから離隔距離” で追加的な厚さを入力することができます。もし追加の厚さを入力する必要がない場合、この手順は無視できます。
b. オブジェクト選択 機能によって分割する断面を構成する線を選択します。分割対象の断面が 1 つの線で構成されている場合は、その線を選択して太い赤い線で活性化させます。分割対象の断面部分が2つ以上の線で囲まれている場合、その線をすべて選択して太い赤い線で活性化させます。選択が完了した後、[設定] ボタンをクリックすると、太い青い線で活性化されて選択が完了します。選択を取り消すには、[解除] ボタンをクリックすると、再度選択することができます。
c. 領域設定 機能は、先に選択された線で囲まれた断面領域を選択する段階です。対象領域を取り囲んでいる青い活性化された線を選択して赤く活性化させた後、[設定] ボタンをクリックすると、その断面が陰影処理され、分割準備を終えることになります。取り消す場合、[解除] ボタンを押すと、再度領域を選択することができます。
d. 断面分割 では、選択された領域を適切に分割し、非線形ファイバー材料モデルを割り当てることができます。断面の種類によって“直交”方式と“円周”方式を選択した後、“分割数” で適切に分割数を指定してくれます。 分割数に応じて分割される模様がプレビュー表示されます。分割状態を決定し、材料 IDで適切な非線形ファイバー材料モデルの種類を選択します。確認が完了したら、最終的に“分割” ボタンをクリックして分割を実行します。“元に戻す” と “やり直し” ボタンを使用して、当該作業のキャンセルと再試行が可能です。
2つ以上の分割領域を持つ断面の場合、上記のb.~d.プロセスを追加で実行して、全断面にわたる分割を実行します。
既存に分割されたファイバー断面を修正する必要がある場合、“ファイバー修正” 機能を使用することができます。 本機能の詳細な説明については、以下を参照してください。
ファイバー生成 ダイアログボックス
オブジェクト描画
コンクリートのかぶり部分とコア部分を区切る境界線を描画します。
被覆厚さの読み込み：設計機能で定義された断面のかぶり厚さを読み込みます。
選択されたオブジェクトから離隔距離：断面形状に追加的な境界を指定する必要があるとき、基準となるポリゴンを選択し、特定の距離だけ離れた位置に新しいポリゴンを生成します。主鉄筋を境に外部コンクリートと内部コンクリートの非線形的挙動が異なるため、一般的に外部コンクリート境界線を入力する際に活用できます。 その他にも、追加的な境界線を作る必要がある場合、個数に制限なく追加的な境界線を生成して分割領域を定義するのに活用できます。+ 値を入力すると断面内側に境界線が生成され、－ 値を入力すると断面外側に境界線が生成されます。まず、左側の図ウィンドウで基準となる境界線を選択して赤く活性化させます。離隔距離を入力した後、追加ボタンを押すと追加境界線が生成されます。元に戻すとやり直しボタンを通じて当該施行を取り消し、再施行することができます。
：本機能は独立した機能であり、距離値の算定が難解な場合に断面形状図の任意の2点間の距離を自動的に計算します。個数を入力すると、選択された2点間を入力された個数分に分割した距離値を自動計算します。この機能を使用するには、左側の図窓で2点を選択して赤く活性化させます。その後、分割個数を入力して
ボタンを押すと、2点間に指定した個数だけ分割したときの距離値が“選択されたオブジェクトから離隔距離”の横に自動計算、出力されます。この値を活用して、その後の入力に活用してください。
オブジェクト選択
このステップはファイバーセルに分割する領域の境界線を選択する段階です。追加の境界線が定義されている場合、この境界線も1つの境界線として認識できます。
設定：使用方法は、まず左側の図窓で境界線を選択して赤く活性化します。分割する領域が2つ以上の境界線で囲まれた領域の場合、その境界線をすべて選択して赤く活性化させます。選択が完了したら最終的に“設定”キーを押して青く活性化させると、本段階が完了します。
解除：選択した境界をキャンセルします。
完全に閉じた領域は、選択した境界に基づいて優先的に選択されます。
領域設定
このステップは、ファイバーセルに分割する領域の面を選択するステップです。
設定：使用方法は、先ほど“オブジェクト選択”で選択し、活性化された境界線を再度選択して赤く活性化させます。分割しようとする領域のすべての境界線を選択し、“設定”ボタンを押すと分割可能になった領域が陰影処理されます。修正が必要な場合は、“解除”ボタンを押してキャンセルし、再試行します。
領域の選択において、境界線に基づいて完全に閉じた領域が優先的に選択されます。
解除：選択した領域をキャンセルします。
断面分割
このステップは、選択された断面を分割し、非線形ファイバー材料モデルを割り当てるステップです。
ファイバーセルの分割は解析時間に直接関係しているため、ユーザーの注意が必要です。分割個数と解析の精度は無条件に比例せず、一般的な断面の場合、100~200個程度の分割個数で十分な精度を確保できると言われています。midas Civil-NX では、一つの断面から最大1000個までのセルを分割することができます。
分割方式：領域設定 で選択された領域面を直交方式に分割するか、円形方式に分割します。
直交：四角形を基本とする断面を分割するときに使用します。
Ny：断面上の y方向に分割するセルの個数を入力します。(2個以上を入力)
Nz：断面上の z方向に分割するセルの個数を入力します。(2個以上を入力)
個数を入力すると、左の図窓に分割される状態をプレビュー形式で表します。
円周：円形や楕円形などの断面を分割する際に使用します。
中心点 (y,z)：円形分割時の円の中心座標を入力します。
：図形上、2点の中点を中心にしたい場合、2点を選択すると、その中点を円形分割の中心座標として自動的に適用します。つまり、図窓の2点を選択して、このボタンを押すと、選択された2点の中点座標を中心点と算定し、割り当てます。
Nt：円形の各方向に分割する個数を入力します。
Nr：円形の半径方向に分割する個数を入力します。
個数を入力すると、左の図窓に分割される状態をプレビュー形式で表します。
材料 ID：分割されるセルの材料特性を非線形ファイバー材料で定義された材料の中から選択して割り当てます。
上記のプロセスが完了した後、“分割”ボタンを押すと、選択された非線形ファイバー材料を割り当てられたセルが分割されることが確認できます。
元に戻す，やり直しボタンを使用して当該分割作業を取り消し、再試行することができます。
ファイバー修正
すでに分割されたファイバーセルを修正します。
本機能は、すでに分割済みの断面に対してのみ駆動が可能です。使用方法は、まず図窓から修正するセルを選択して赤く活性化させます。
マージ：いくつかのセルを選択して、これらを1つのセルに統合します。
削除：選択されたセルを削除します。
元に戻す , やり直し：上記のセル編集機能をキャンセルまたは再試行します。
鉄筋生成
断面に任意の鉄筋を定義できます。鉄筋の定義方式は、点 , 線形 , 円形 の3つの方式があります。配筋されたすべての鉄筋は、鉄筋の名称によって区分され、名称 , 本数 , 鉄筋量がテーブル形式で整理されます。
鉄筋生成 ダイアログボックス (点タイプ)
タイプ：点
断面に鉄筋を1個ずつ配置します。
材料 ID：ファイバー要素の材料定義で定義された鋼材の材料の種類を選択します。
中心点(y,z)：鉄筋の位置を入力します。値を直接入力するか、マウスで断面図上の点を選択して入力する方法が可能です。
面積：1本あたりの鉄筋断面積を入力します。規格の鉄筋の場合、DBの中から選択して入力することができ、ユーザー入力方式で面積を直接入力することもできます。
鉄筋生成 ダイアログボックス (線形タイプ)
タイプ：線形
断面に鉄筋を円形に配置します。
材料 ID：分割されるセルの材料特性を非線形ファイバー材料で定義された材料の中から選択して割り当てます。
始点(y,z)：鉄筋列の始点を入力します。値を直接入力するか、マウスで断面図上の点を選択して入力することができます。
終点(y,z)：鉄筋列の終点を入力します。値を直接入力するか、マウスで断面図上の点を選択して入力することができます。
鉄筋の数：一列に配置される鉄筋の数を入力します。
面積：1本あたりの鉄筋面積を入力します。規格の鉄筋の場合、DBの中から選択して入力することができ、ユーザー入力方式では直接面積を入力することができます。
鉄筋生成 ダイアログボックス (円形タイプ)
タイプ：円周
断面に鉄筋を円周に配置します。
材料 ID：分割されるセルの材料特性を非線形ファイバー材料で定義された材料の中から選択して割り当てます。
始点(y,z)：円周上に配筋する鉄筋の開始位置を入力します。値を直接入力するか、マウスで断面図上の点を選択して入力することができます。円周配筋の場合、始点と弧の中心が水平面上に並んで設定されていないと正確な配筋を行うことができません。楕円形配筋や一部の弧状の配筋も始点と弧の中心が並んで設定された状態で、角度を適切に調節すると効率的な配筋ができます。
弧の中心(y,z)：円周上に配筋する鉄筋の中心位置を入力します。正確な円周配筋を設定するために、始点と弧の中心の右側に位置させることを推奨します。値を直接入力するか、断面図上の点を選択して入力することができます。
円弧の角度：円周上に配筋する鉄筋の一部を弧状に配筋しようとするときに円周角の大きさを入力します。円周配筋の場合、360度がデフォルトです。360度以下の値を使えば、一部の弧状の配筋も可能です。
鉄筋の数：円周配筋の鉄筋の本数を入力します。
面積：1本あたりの鉄筋面積を入力します。規格の鉄筋の場合、DBの中から選択して入力することができ、ユーザー入力方式では直接面積を入力することができます。