時刻歴荷重

時刻歴応答解析のための時刻歴荷重を指定します。

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時間荷重関数ダイアログボックス

• 時刻歴荷重を新規で入力または追加する場合

時刻歴荷重がRandom Typeや歩行荷重である場合には　ボタンをクリックします。また、時刻歴荷重が調和関数の場合には　ボタンをクリックします。

• 既に入力された時刻歴荷重を修正する場合

ダイアログボックスのリスト表にある時刻歴荷重を選択した後、 ボタンをクリックします。

• 既に入力された時刻歴荷重を削除する場合

ダイアログボックスのリスト表にある時刻歴荷重を選択した後、 ボタンをクリックします。

をクリックした場合のデータ入力方法

関数の追加／修正／表示のダイアログボックス

関数名

時間荷重関数の名前を入力して、時刻歴荷重の載荷用データの入力機能である"動的節点荷重"または"地動加速度"で使用します。歩行荷重や地震データの場合は、データベースの歩行荷重または地震の名前が自動入力されます。

時間荷重関数データのタイプ

入力するデータのタイプを指定します。

無次元加速度 :加速度の時刻歴データを重力加速度で割った無次元加速度

加速度 :加速度の時刻歴データ

力 : 荷重(力)

モーメント : モーメント

無次元 : 無次元

荷重(力)、またはモーメントの時間荷重関数は、動的節点荷重を入力する時に使用され、無次元加速度、または加速度の時間荷重関数は、地動加速度を入力する時に使用されます。

また、無次元は、時間変動静的荷重 で静的荷重の時間による変化を入力する時に使用します。

スケーリング

時刻歴データのスケール係数を入力します。

時刻歴データが入力されている状態で時刻歴荷重データタイプを変更したら、適用形式だけ変更されるのみで変更されたデータタイプの単位によってデータが自動的に変換されません。データタイプに変更が必要な場合にスケール係数を用いて単位変換による増減値を入力すると、全体時刻歴データの値を変更する作業を避けて、簡単に処理することが出来ます。

スケール係数 :時刻歴荷重の全体に掛けるスケール係数を指定します。

最大値 :時刻歴荷重の最大値を指定した値でスケーリングします

重力加速度

適用する重力加速度を意味します。この値はモデル> "解析モデルの基本設定"で変更することができます。

グラフオプション

グラフを対数スケール(log scale)で表示するかの可否を指定します。

フーリエスペクトル : 時刻歴データを周波数領域にフーリエ変換します。

解説

時間荷重関数を説明する簡単な説明文を入力します。

【地震応答スペクトルの生成】　: 入力の時刻歴荷重から応答スペクトルを作成します。

生成できるスペクトルの種類には、

擬似絶対加速度、擬似相対加速度、絶対加速度、相対速度、相対変位、変位/速度/加速度の組み合わせ(3軸)　があります。

プログラムでは、ユーザーの入力を容易にするため、次のような３つの入力方法を提供しています。

1. 1. 頻繁に使用する時刻歴荷重をファイルに保存した後、読み込む方法

      【読み込み】

      あらかじめ作成した時刻歴の荷重データを読み込んで入力する場合に使用します。データは、テキスト形式で、拡張子は'.sgs 'や'.thd 'となります。ファイル形式は以下の通りです。

       

      'fn.sgs' ファイルの形式

      *SGSw	このファイルが"地震波形データ生成"[地震データの自動抽出モジュール］のデータ形式であることを定義する宣言文
      *TITLE, ATC 3-06 Design Spectrum	タイトル.1
      *TITLE, Soil = 1.0 Aa = 1.00 Av =1.00 RMF = 1.00	タイトル.2
      *X-AXIS, Period Tn (sec)	横軸タイトル
      *Y-AXIS, Absolute Acceleration (g)	縦軸タイトル
      *UNIT&TYPE, GRAV, ACCEL	単位系(g)とデータタイプ(Accel.)を定義する説明文
      *FLAGS, 0, 0	-
      *DATA	-
      1.00000E-006, 2.50000+000	X : 周期, Y:スペクトルデータ
      4.00000E-002, 2.50000E+000	-
      8.00000E-002, 2.50000E+000	-
      1.20000E-001, 2.50000E+000	-
      :	-

       

      'fn.thd' ファイルの形式(ユーザーが入力)

      オプション	** コメント - どこにでも入力可能
      -	*UNIT , M , N - 長さ : MM, CM, M, INCH, FEET, GRAV が選択可能
      -	荷重 : KG, TON, KN, LBF, KIP
      -	*TYPE, ACCEL - ACCEL, FORCE, MOMENT が選択可能
      必要項目	*Data
      -	X1 , Y1 (X : 時間, Y : 時間関数)
      -	X2 , Y2
      -	X3 , Y3
      -	:

1. 2. データベースに内蔵されている時刻歴荷重データを呼び出す方法

      【地震荷重】

      各種の地震波形データをデータベースから読み込んで、時刻歴の荷重を生成する機能です。

      データベースには、計32種の地震加速度が内蔵されています。

       

      

      入力地震派ダイアログボックス

      【歩行荷重】

      各種の歩行荷重をデータベースから読み込んで入力された体重、歩行速度、時間間隔に合わせて荷重時刻歴を自動生成する機能です。

       

      

      歩行荷重の生成ダイアログボックス

      適用可能な歩行荷重は次の通りです。

       

      Walking 1 step(Baumann)

      Baumann K.と Bachmann H.が提案した歩行者の一歩によって発生する荷重の時刻歴です。これを歩行者の体重と歩行速度により近似化することで、歩行者の移動を考慮する時刻歴応答解析に適用することができます。

      歩行荷重において垂直荷重の時間関数は静荷重成分と動荷重で発生する1～3次調和荷重成分の合で次のように近似化することができます。

      

      ここで、：歩行荷重の体重

      　　　　、、：1～3次調和荷重の振幅

      　　　　：歩行頻度

      　　　　、：1次調和荷重に対する2、3次位相角

      　　　　

      　　　　

      参考文献

      H.Bachmann, W.Ammann, "Vibrations in Sturctures : induced by Man and Machine", IABSE, 1987

       H.Bachmann, W.Ammann, "Vibrations Problems in Structures", Brikhauser Verlag, 1996

       

      

       

      Walking - continuous(IABSE)

      Baumannの歩行荷重をIABSE(International Association for Bridge and Standard Engineering)とAIPC(Association Internationale des Ponts et Charpentes), IVBH(Internationale Vereinigung fur Bruckenbau Hochbau)で次のように近似化したものです。

      ここで

      

      : 体重

      : 0.4  ,  = 2.0 Hz

      : 0.5  , = 2.4 Hz

      = = 0.1

      = =  

      

       

      Note

      IABSEの歩行者連続荷重は同じ位置で連続的に作用するものと仮定するため、歩行者の移動を考慮する場合には適用することができません。したがって、歩行者周波数が2.0 ～ 2.4 Hzの範囲で反復回数が2回以上の場合に適用できます。

       

      Walking - discont.(AIJ)

      日本建築学会の歩行者荷重として、歩行による力積を0.3 kgf・secとし、これを加力時間0.04秒と仮定して

      　

      で計算された荷重です。

      

       

      Running(AIJ)

      日本建築学会の走行荷重として、走行による力積を1.8 kgf・secとし、歩行荷重と同様に

      

      で計算された荷重です。

       

      

       

      Running-(Allen & Rainer)

      AllenとRainerが提案した走行による衝撃荷重です。

       

      

       

      Note

      人間の歩行よる荷重は、その周波数が1.5 Hz ～2.5 Hz程度ということが一般的に知られており、床板の固有振動数によって最大応答を誘発する歩行周波数を適用する必要があります。

1. 3. 時間荷重関数の追加/修正/表示ダイアログの入力ボックスに直接入力する方法

      ダイアログの左側の入力ボックスに時間と荷重をユーザーが直接入力して、時刻歴の荷重を生成することができます。

      をクリックした場合のデータ入力方法

       

      

      時間荷重関数の追加/修正/表示ダイアログボックス

関数名

入力する時間荷重関数の名前を入力します。この名前は、荷重時刻歴の載荷用データの入力機能である"動的節点荷重"または"地動加速度"で使用します。

時間荷重関数データのタイプ

入力するデータのタイプを指定します。

無次元加速度 : 加速度を重力加速度で割った無次元加速度

加速度 :加速度時刻歴

力 : 荷重(力)

モーメント : モーメント

無次元 : 無次元

荷重(力)またはモーメントを指定した場合には、荷重時刻歴が"動的節点荷重"で使用されます。無次元加速度または加速度を指定した場合には"地動加速度"の設定で使用されます。

無次元を指定した場合には時間履歴荷重が時間変動静的荷重 で静的荷重の時間による変化を入力するのに使用されます。

調和関数を生成するための変数入力

A, Cは定数、fは入力荷重の振動数(Frequency), Dは減衰定数(Damping Factor), PAは位相角'(Phase Angle)を意味します。

調和関数で荷重時刻歴を入力する場合には、調和関数の定義に必要な変数を入力し、グラフ表示をクリックすれば右側に荷重時刻歴のグラフが表示され、ボタンをクリックすれば時間荷重関数としてファイルに保存されます。