杭バネ支持

 

 

 

杭の地盤バネを自動入力します。杭の横方向は対称非線形弾性バネで、杭の接線方向は線形弾性バネで定義します。

剛性が計算された弾性連結要素は節点バネに入力されて、入力されたデータは節点バネテーブルから確認することができます。

杭モデリング時に地盤の剛性を入力する際に主に使われます。

 

 

 

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c.jpg杭バネデータ  

土壌タイプ : 砂 / Soft Cray / Stiff Crayの３種類に区分することが出来、選択する土砂の種類によって剛性計算方法が異なってきます。下のバネ剛性計算方法をご参照ください。

グラウンドレベル : 地表面のZ座標

杭直径(D) : 杭の直径

土壌の単位重さ(γ) : 土の単位重量

停止土圧係数(K0) : 停止土圧係数

地盤反力係数(Kh) : 地盤反力係数

内部摩擦角(Φ) : 土の内部摩擦角

初期地盤弾性係数(k1) : 相対密度によって決定される常数で杭の水平方向非線形弾性バネの剛性決定に使用されます。下の「k点とm点の定義」部分をご参照ください。

 

c.jpg杭(水平方向)非線形弾性バネの剛性計算

Integral_Bridge_Spring_Supports_11.gif

 

任意深さXで横変位Yと単位長さ当たり地盤反力(kN/m)の関係は左のグラフのような関係を持ちます。

任意深さX(即ち、地盤バネの位置)でPk, Pm, Pu, Yk, Ym, Yuの値が定義されます。

地盤の種類によってPuを定義する計算方法が異なり、Pk, Pm, Yk, Ym, Yuの位置はPuによって同様な方法で計算されます。

計算方法は大きくSandとClayに分類され、J値を異なるように適用してSoft ClayとStiff Clayに区分します。

 

地盤が砂質土(Sand)の場合のPu

Integral_Bridge_Spring_Supports_12.jpg

 

Xt値は下の二つの場合のPuが同じ場合に対する深さ値を表すためPuに対する以下の二つの式を同じにしてXに対して整理し2次方程式を解いて解を求めた後、適切な値を選択します。

 

地盤が粘土(Clay)の場合のPu

 

Integral_Bridge_Spring_Supports_13.jpg

 

 

k点とm点の定義

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　　　Integral_Bridge_Spring_Supports_14-1.jpg

 

バネの剛性

最終的なバネ剛性はこの単位面積当たり剛性に面積を掛けて計算されます。

　　Integral_Bridge_Spring_Supports_17.gif

c.jpg杭(接線方向)線形弾性バネの剛性計算

Integral_Bridge_Spring_Supports_18.gif

杭接線方向線形弾性バネの方向は地面に垂直な方向(全体座標系 -Z)であり、杭が地面に垂直でない場合には杭を構成する節点の節点座標系z方向が全体座標系Z方向と一致するように節点座標系(Node Local Axis)を修正します。