静的増分ヒンジプロパティの定義

 

　　　　　

積分点の中央とは、Lpの中央ということになります。

 

分割数：

ビーム要素ヒンジに対して積分点の個数を入力します。20個まで入力可能で入力数によって各断面での非線形関係が計算されます。（要素でビーム要素を選択した場合）軸力成分は軸力-軸ひずみ関係、せん断成分はせん断力-せん断ひずみ関係、曲げ成分はモーメント-曲率関係に非線形特性が設定されます。。（要素でビーム要素を選択した場合のみ選択可能です。）

 

*.梁要素の非弾性挙動は、主に部材の端部に集中される場合が多いです。したがって、Midas/Civilでは部材端部に積分点を位置させるGauss-Lobatto数値積分法を用いています。分割数による各積分点の位置を下図に示します。ただし、積分点が2つの場合はGauss-Lobatto法は考慮できないので、通常のGauss-Legendre法で計算を行います。

 

分布型梁要素の積分点位置(0.0点は部材のI段、1.0はJ端を示す。)

 

入力ダイアログ

入力方法

自動計算 : 降伏強度自動計算

Note

自動計算時以下の設定が必要です。

1. 設計規準

2. DBによる材料、断面の設定

3. RCの場合正しい配筋情報が必要

ユーザー入力 : すべてのデータ入力及び設定をユーザーが定義

入力タイプ

降伏強度 – 剛性低減率 : 降伏強度と剛性低減率でスケルトン曲線を定義

降伏強度 - 降伏回転角 : 降伏強度とユーザー入力降伏変形でスケルトン曲線を定義

Note

1. 入力方法 > ユーザー入力を選択した場合にのみ選択可能です。

2. 降伏変形は要素の種類、成分によって物理的な意味が違います。

I–端、J-端の入力値タイプ

対称 : 配筋が対称の場合

非対称 : 配筋が非対称の場合

Note

このオプションはモーメント-回転関係要素で、ユーザー入力の場合にのみアクティブ化されます。

また、入力方法 > 自動計算で、I-端、J-端が非対称の場合に自動反映されます。

降伏強度

入力方法を自動計算で設定した場合、降伏強度は自動計算されますので入力する必要がありませんし、

入力方法をユーザー入力で設定した場合ユーザーが降伏強度を直接入力します。

P1 : 1次降伏強度       P2 : 2次降伏強度 (ただし、P1≦P2)

 

■バイリニアの降伏強度（自動計算）

	RC/SRC(被覆)	鉄骨/SRC（充填）
P1	終局(Ultimate, Mu)	終局(Ultimate, Mu)

 

■トリリニアの降伏強度(自動計算)

	RC/SRC(被覆)	鉄骨/SRC(充填)
P1	ひび割れ(Crack, Mc)	降伏(Yield, My)
P2	終局(Ultimate, Mu)	終局(Ultimate, Mu)

剛性低減率

全体制御データの値を使用 : 静的増分全体制御で設定した値を使用

ユーザ定義 : ユーザー入力

AIJ 規準のαyを使用 : AIJ規準式によって計算されたαyを使用

Note

α1：1次降伏後の剛性低減率(α1≦1.0)

α2：2次降伏後の剛性低減率(α2≦α1≦1.0)

Note

αy使用時の参考内容

1. RCトリリニア、M-θ要素、AIJ規準の場合にのみ設定可能

2. 軸力変動を考慮しない場合には初期荷重の軸力を考慮してαy計算(固定軸力)

3. 軸力変動を考慮する場合(PMM)は変動軸力を考慮してαy計算 ⇒ 増分計算で変動する軸力考慮（変動軸力)

4. 入力方法 > 自動計算を選択した場合、自動的に計算されます

5. 入力方法 > ユーザー入力を選択した場合、ユーザー入力

6. αyの計算に使用されるせん断スパン比のユーザー設定可能(初期値は“自動”)

初期剛性

非弾性解析で使用される初期剛性を選択するか、使用者が直接入力します。

6EI/L , 3EI/L, 2EI/L : 曲げモーメント成分に対する集中形(Lumped)非弾性ヒンジに限って、曲げモーメントの分布に基づいて初期剛性を選択します。分布形(Distributed Type)の場合は選択できません。

6EI/L : 直線分布で仮定された曲げモーメントの両端の値は同じで、方向(=符号)は反対の場合

3EI/L : 片側の端部で曲げモーメントが０の場合

2EI/L : 両端の値、方向(=符号)とも同じの場合

 

 

ユーザー入力 : 入力タイプを降伏強度-剛性低減率に設定した場合、ユーザーが初期剛性を直接入力します。

弾性剛性 : 弾性剛性を初期剛性に使用。集中形(Lumped)ヒンジの曲げモーメント成分を除いた軸力、せん断力、ねじりモーメント成分に適用されます。

 

Note

入力タイプを降伏強度-降伏回転角(或いは、降伏強度-降伏曲率)に設定した場合、ユーザーが入力した降伏強度と降伏回転角

(或いは、降伏強度-降伏曲率)から初期剛性を自動計算します。

梁要素の断面性能増減係数を指定している場合は、増減係数を考慮した弾性剛性が反映されます。

初期ギャップ

要素タイプをトラスまたはMasonryに設定してスケルトン曲線をスリップに定義した場合、部材のスリップ量

(引張、圧縮)を入力します。

入力ダイアログ

入力方法

自動計算 : 降伏強度自動計算

Note

自動計算時以下の設定が必要です。

1. 設計規準

2. DBによる材料、断面の設定

3. RCの場合、正しい配筋情報が必要

ユーザー入力 : すべてのデータ入力及び設定をユーザーが定義

I端、J端の値タイプ

対称 : 配筋が対称の場合

非対称 : 配筋が非対称の場合

Note

このオプションはモーメント-回転関係要素であり、ユーザー入力の場合のみアクティブ化されます。

また、入力方法 > 自動計算で、I-端、J-端が非対称の場合にのみ自動反映されます。

I-端のプロパティ(J-端のプロパティ)

両端が非対称の場合、それぞれの端部に対するプロパティの入力及び計算値の確認をします。

ユーザー定義 : FEMA履歴をユーザーが定義する場合に使用します。

降伏強度 (MY)

入力方法 > ユーザー入力の場合、±方向に対する降伏強度(曲げモーメント)をユーザーが入力します。

降伏回転角 (DY)

入力方法 > ユーザー入力の場合、±方向に対する降伏変位(端部回転角)をユーザーが入力します。

許容範囲

構造物の性能状態に対する塑性率(全体変形/降伏変形)の指標を選択します。基本値はFEMA-273に提示された値が適用されます。

性能指標(IO, LS, CP)は左図の通りです。

初期剛性

非弾性解析で使用される初期剛性を選択するか、使用者が直接入力します。

6EI/L , 3EI/L, 2EI/L : 曲げモーメント成分に対する集中形(Lumped)非弾性ヒンジに限って、曲げモーメントの分布に基づいて初期剛性を選択します。分布形(Distributed Type)の場合は選択できません。

6EI/L : 直線分布で仮定された曲げモーメントの両端の値は同じで、方向(=符号)は反対の場合

3EI/L : 片側の端部で曲げモーメントが０の場合

2EI/L : 両端の値、方向(=符号)とも同じの場合

 

 

ユーザー入力 : 入力タイプを降伏強度-剛性低減率に設定した場合、ユーザーが初期剛性を直接入力します。

弾性剛性 : 弾性剛性を初期剛性に使用。集中形(Lumped)ヒンジの曲げモーメント成分を除いた軸力、せん断力、ねじりモーメント成分に適用されます。

 

Note

入力タイプを降伏強度-降伏回転角(或いは、降伏強度-降伏曲率)に設定した場合、ユーザーが入力した降伏強度と降伏回転角

(或いは、降伏強度-降伏曲率)から初期剛性を自動計算します。

梁要素の断面性能増減係数を指定している場合は、増減係数を考慮した弾性剛性が反映されます。

強度損失：C点降伏以降、穀撃曲線のタイプ

 

インフィルストラットタイプ

・完全弾塑性型：腰壁の骨格曲線のタイプで定義

・一般型：組積壁の骨格曲線のタイプで定義

E、-Eにおける強度損失の合計

E点に到達した後、剛性を0として計算するか、製剛性のままで進めるかを設定し、いいえに設定した場合、解析結果の収束性を向上させられます。

 

プロパティ

・ユーザー定義：FEMA履歴をユーザーが定義する場合に使用します。

　Q/QY：インフィルストラットの発生軸力/降伏軸強度

　Δ/Hｍ：インフィルストラットの発生横変位/純高さ

 

Note

Hmはダイアログボックスの下段の「初期剛性＞ユーザー」で定義します。
「初期剛性＞弾性剛性」に設定した場合には、「Seismic Evaluation > Define Masonry Infill Strut」で定義したHmを使用します。

 

・許容範囲：インフィルストラットは圧縮材であるため、許容範囲値では圧縮部のみにおいて定義できます。

・初期剛性：

　Kmi：組積壁と骨組が分離される以前の状態の組積壁の弾性横剛性（腰壁剛性)

　kｍs：組積壁と骨組が分離された以降、等価ストラットの割線剛性(組積壁剛性)

　Hm：組積壁の順高さ

　θm：等価ストラットの傾斜各

 

除荷剛性パラメータ

・除荷剛性パラメータβ：除荷剛性タイプがStiffness Degradingまたは、Stiffness Degrading Slipの時に使用します。

骨組曲線の履歴モデル中でCLough型とTakeda型モデルで使用する外側ループの除荷剛性を設定するオプションです。

降伏の以降に変形が進むことにより発生する剛性低下の効果を反映するためのものです。

除荷剛性は除荷（unloading）が始まる領域での降伏変位と最大変位、そしてここで入力される外側ループの除荷剛性決定用の指数によって

弾性剛性を低減させて決定します。

 

・スリップ係数(0≤λ ≤1.0 )：除荷剛性タイプがStriffeness Degrading Slipのときに使用します。

除荷の過程で荷重の符号が変わった後、再除荷される途中に骨組曲線上の目標点に到達せずに除荷が発生して形成される内側ループの

除荷剛性を決定するのに使用される「内側ループの除荷剛性の低減率」です。内側ループの除荷剛性は外側ループの除荷剛性低減率の掛け算で計算します。

入力ダイアログ

入力方法

自動計算 : 降伏強度の自動計算

ユーザー : ユーザーが用いたすべてのデータ入力

I-端、J-端の値タイプ

対称 : 配筋が対称の場合

非対称 : 配筋が非対称の場合

Note

このオプションはモーメント-回転関係要素で、ユーザー入力の場合にのみアクティブ化されます。

また、入力方法 > 自動計算で、I-端、J-端が非対称の場合に自動反映されます。

タイプ (Y-軸、Z-軸)

対称 : Y、Z軸が対称の場合

非対称 : Y、Z軸が非対称の場合

成分プロパティ

Y、Z軸に対する剛性低減率、初期剛性などを設定します。

I&J端のプロパティ

両端が非対称の場合、各端部に対する属性を入力し、計算された値を確認します。

降伏強度

Y、Z軸に対する降伏強度を定義します。

Note

プログラム自動計算の場合には入力が不必要であり、ユーザー定義時にIndexにユーザーが値を入力します。

My-Mz関係補間

Ｍｙ-Ｍｚ相関関係を設定します。

楕円 (Alpha = 2.0) : 楕円で定義

線形 (Alpha = 1.0) : 直線で定義

ユーザー Alpha : ユーザー次数入力

強軸 : H形鋼の場合、強軸-弱軸を考慮した相関関数を反映します。強軸：Alpha = 2.0、弱軸：Alpha = 1.0 反映

一次、二次降伏M-N相関曲線の形状

Y軸及びZ軸に対する降伏曲面をグラフで確認したり、テーブルで確認したりします。

値表示 : このボタンをクリックすると実際解析で用いられる値が出力されます。

Note

スケルトン曲線による降伏強度と降伏曲面の定義

 

1. RCトリリニア

降伏強度	降伏曲面	降伏曲面グラフ
ひび割れ面 : PC0(t) - 引張側の降伏軸力 MC0 – 無軸力状態のひび割れモーメント   降伏(終局)曲面 : Pmax(c) – 圧縮側の降伏軸力 MY0 – 無軸力状態の終局モーメント(ユーザー入力不可)      MY,max – 最大終局モーメント	ひび割れ曲面 : PC0(ｔ)とMC0を用いてプログラフで 自動設定されるので、曲面設定は 必要ありません。   降伏(終局)曲面 : 引張(－)、圧縮（＋）で設定 * 膜タイプの壁要素は面外方向が 弾性であるためモーメント-Y側 のみ設定します。

 

2. RCバイリニア、FEMA

降伏強度	降伏曲面	降伏曲面グラフ
降伏(終局)曲面 : Pmax(c) – 圧縮側の降伏軸力 MY0 – 無重力状態の終局モーメント(ユーザー入力不可)      MY,max – 最大終局モーメント	降伏(終局)曲面 : 引張(－)、圧縮（＋）で設定 * 膜タイプの壁要素は面外方向が 弾性であるためモーメント-Y側 のみ設定します。

 

3. 鉄骨トリリニア

降伏強度	降伏曲面	降伏曲面グラフ
1次降伏曲面の定義 : PC(t) – 1次降伏曲面の引張側降伏軸力 MCｙ,z – 1次降伏曲面の最大降伏モーメント   2次(終局)曲面の定義 : Pmax(c) – 2次降伏曲面の圧縮側降伏軸力 MYｙ,z, max - 2次降伏曲面の最大降伏モーメント	1, 2次降伏(終局)曲面 : 引張(－)、圧縮（＋）で設定

 

4. 鉄骨バイリニア、FEMA

 

降伏強度	降伏曲面	降伏曲面グラフ
2次(終局)曲面の定義 : Pmax(c) - 2次降伏曲面の圧縮側降伏軸力 MYｙ,z, max - 2次降伏曲面の最大降伏モーメント	降伏(終局)曲面 : 引張(－)、圧縮（＋）で設定

1. モーメント-回転 (M-θ) 関係要素

成分	ヒンジプロパティ定義	初期剛性	ヒンジ設定位置
Fx(軸力)	軸力 – 変形(相対変位	EA / L	要素両端
Fy, Fz(せん断)	せん断力 – せん断ひずみ	GAs / L	要素両端
Mx(ねじり)	モーメント – 回転角	GJ / L	要素両端
My, Mz(曲げ)	モーメント – 回転角	6EI / L, 3EI / L, 2EI / L	要素両端

 

2. モーメント-曲率 (M-φ) 関係要素 : Lumped, Distributed

成分	ヒンジプロパティ定義	初期剛性	ヒンジ設定位置
Fx(軸力)	軸力 – ひずみ	EA	積分点位置
Fy, Fz(せん断)	せん断力 – せん断ひずみ	GAs	積分点位置
Mx(ねじり)	モーメント – 曲率	GJ	積分点位置
My, Mz(曲げ)	モーメント – 曲率	EI	積分点位置

 

3. トラス要素(軸力)

成分	ヒンジプロパティ定義	初期剛性	ヒンジ設定位置
Fx(軸力)	軸力 – ひずみ	EA	積分点位置

 

 

4. 汎用リンク要素

成分	ヒンジプロパティ定義	初期剛性	ヒンジ設定位置
Fx(軸力)	軸力 – 変形(相対変位)	ユーザー入力(EA / L)	要素中心
Fy, Fz(せん断)	せん断力 – 変形(相対変位)	ユーザー入力(GAs /  L)	要素中心
Mx(ねじり)	モーメント – 回転角	ユーザー入力(GJ / L)	要素中心
My, Mz(曲げ)	モーメント – 回転角	モーメント – 回転角 ユーザー入力(EI / L)	要素中心

1) Pmaxには負の値が入力できないのですが、

P/Pmaxには-6という大きな数値を入力しても問題は無いでしょうか。

 

A.

降伏局面設定は無次元量であるP/Pmax、M/Mmaxの値を設定して、PmaxとMmaxは別途の値を入力しています。

① 降伏局面設定は圧縮側は(+)、引張側は(-)で設定します。

② Pmaxは圧縮側の最大値を意味します。従って、Pmax値は(+)でのみ入力しますが、プログラムでは(-)で処理されます。

③ P/Pmax値を“-6”で入力しても理論的には解析そのものには問題ありませんが、設定された降伏局面が非正常であるため、収束性に影響を及ぼす可能性があります。

 

2) 計算値を使用している場合には圧縮側・引張側にP/Pmaxは1、-1になっています。

計算値を使用する場合、圧縮側の座屈による低減は考慮されないのでしょうか。

それとも、表示では1、-1になっていても、解析上では座屈による低減を考慮しているのでしょうか。

 

A.

プログラムではPMM Typeの圧縮側の降伏強度計算時に座屈は考慮していないし、解析時にも考慮していません。但し、“Axial-P(軸力成分)”は圧縮側の座屈を考慮しています。従って、圧縮側の座屈を考慮するためには、“Axial-P”ヒンジを追加で設定して、剛性低減率を0に設定する方法があります。圧縮側降伏(座屈)後には軸力が大きくならないため、モーメント降伏強度に影響を与えないと判断されます。

柱部材の場合、座屈が発生すると横力に対する抵抗力を失うため、柱部材の断面算定時に座屈を考慮するという前提で、自動計算時に座屈を考慮していません。また、柱部材が降伏すると重力方向荷重に対する抵抗力を失うため、柱部材が降伏される可能性は非常に低いと判断されます。

従って、プログラムのPMM Typeはモーメント成分の降伏に対してのみ考慮して、軸力成分がPmaxを超える場合には警告メッセージを出力して、軸力成分が“Axial-P”を追加的に設定しなく、PMM Typeだけ設定された場合には常に弾性と取り扱いします。

 

3) M/MmaxのMmaxはMy、Mzのどちらか値の大きいほうを(Mmax部分にグレー表示されている値)を

使用しているようです。

例えばMymax＞Mzmaxの場合、Mmax＝Mymaxになり、Pz-Mzの相関図ではM/Mmaxの最大値は1より小さな値になると思いますが、ここにユーザーが「1」という数値を入力した場合、Mzmaxの値が有効になるのか、それともMymaxの値として処理されてしまうのでしょうか。

 

A.

MmaxはMy、Mzの中で大きい値を使用しています。ユーザーが「1」を入力した場合にも、Mymax値で処理しています。Mzmaxは使われません。