【 解析ソフトウェア 】

当社は、最新の研究成果を基に、耐震解析ソフトウェア SeanFEM の開発を、現在も進めています。

1.解析機能

 耐震解析ソフトウェアSeanFEMは、鋼橋およびコンクリート橋に対して、材料非線形性と幾何学的非線形性を同時に考慮した複合非線形FEM解析(Pushover解析、地震応答解析等)が行えるFEMの解析ソフトウェアです。

【特長】
  • FEM梁要素(ファイバーモデル)および積層タイプFEMシェル要素を中心とした要素ライブラリになっています。
  • 本ソフトウェアのFEM梁要素(図-1,2参照)により、土木学会や日本鋼構造協会等で推奨されているファイバーモデルによる解析が行えます。鋼やコンクリートの代表的な材料構成則は、既に組込まれています。

図-1 部材断面のファイバー要素分割およびひずみ分布の例

図-2 部材軸方向の要素分割およびひずみ分布の例
  • 本ソフトウェアのFEMシェル要素は、鋼床版、RC床版のモデル化を前提に要素定式化(図-3に示すような積層タイプのシェル要素)を行いました。当然、通常のFEMシェル要素としても使用できます(例えば、鋼製橋脚の隅角部など)。

図-3 積層タイプのシェル要素
材料構成則としては、よく使用される次の基本的な構成則が既に組み込まれています。
[鋼材]
  • 応力−ひずみ関係:2次勾配E/100バイリニア
  • 硬化則:移動硬化則
  • 降伏条件:Mises
  • 塑性流れ則:関連流れ則
[コンクリート]
  • 降伏関数、塑性ポテンシャル:Drucker Prager

  • 解析の途中で構造系を変化させながら、静的解析(常時解析、終局強度解析)や地震応答解析が行えます。この機能を用いて、着目部材や部位の損傷(破壊)が橋梁全体に及ぼす影響等を検討することができます。
  • 架設ステップを考慮した解析が可能です。また、コンクリート橋の解析で必要なクリープ、乾燥収縮も含まれています。
  • 幾何学的非線形性としては、線形化有限変位理論ではなく、有限変位・有限ひずみ・有限回転の有限変位理論を採用しているため、大変形問題やケーブル構造まで対応できます。
  • 実構造物に近いアニメーション表示が行えます。
  • 地震応答解析機能においては、さらに次のような特長も有しています。
  • 大規模な地震応答解析
  • 地震動の位相差の考慮
  • 支承の破壊や桁衝突が表現できる要素の追加


●提案する鋼橋のモデル例

鋼床版、RC床版 非線形シェル要素、積層タイプ非線形シェル要素
一般部材(直応力卓越) FEM梁要素(ファイバーモデル)
ただし、局部座屈も考慮する場合はシェル要素を使用
隅角部、曲げせん断等が無視できない一般部 鋼材の材料構成則を考慮した非線形シェル要素

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2.ソフトウェア使用実績


 本州四国連絡高速道路株式会社が明石海峡大橋に対する耐震検討業務を実施しました。その業務における高度な解析は当社が開発したソフトウェア SeanFEMを用いて実施され、その業務の成果は研究論文として土木学会構造工学論文集に投稿されました。

【投稿論文】
 遠藤和男,福永勧,家村浩和,八田政仁,野中哲也:
 大規模地震時における長大吊橋の終局限界状態に関する解析的研究,
 土木学会,構造工学論文集,Vol.55A,pp.550-563,2009.3.


【解析上の特徴】
(1)ファイバーモデルによる大規模な解析モデル(約2.5万要素)の複合非線形解析、さらに地震の継続時間が長い(600秒)。

(2)想定地震以上の地震に対する崩壊メカニズム解明のため、当社が研究し提案している進行性破壊理論が採用された。

(3)基礎の正確な挙動を表現するため、当社が研究し提案しているWinklerモデルが採用された。

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