先日いただいたお客様からのお問い合わせの中で，「ブレースを配置した際の非線形振動解析結果がおかしい。」というご質問がありました。原因はブレースのモデル化の方法だったのですが、注意をしていないと間違いやすい項目でしたので、ブレースのモデル化に焦点を当て、説明させていただきたいと思います。
ブレースのモデル化で注意していただきたいのは初期応力の考慮の仕方です。RESP-Dでは長期荷重時の応力を初期応力としてモデルに作用させた状態で振動解析を行います。この初期応力には長期荷重時の弾性解析結果を用いるのですが、長期荷重時に部材が非線形領域に達してしまう場合には意図しない解析になることがあります。
例えば、ブレースについては引張専用ブレースなど圧縮力を全く負担しないようにモデル化した場合は、ブレースの圧縮降伏耐力に限りなく 0 に近い値を設定するため、長期荷重が作用すると圧縮側で非線形領域に達します。しかし、初期応力は弾性解析結果を用いるため本来負担しない荷重をブレースが負担した状態の解析結果となってしまいます。
そのため、引張専用ブレースなどの長期荷重を負担しないブレースを配置する場合は、長期荷重を負担しないようなモデル化にする必要があります。
RESP-Dには、ブレースに作用する長期軸力の考慮の有無を設定するスイッチ2ヶ所あります。1か所はブレース全体の設定に関わるもの、1か所は符号ごとに設定するものです。それぞれは下記の操作で設定することが出来ます。
全体設定：「計算・出力」→「応力計算条件」→「応力計算条件2」→「ブレースの長期軸力の考慮」
符号ごとの設定：「部材リスト」→「S造ブレース」→「長期軸力の考慮」
※符号ごとの設定が全体設定よりも優先して適用されます。
上記の設定を行うことで，ブレースが長期荷重を負担しない設定になるため、長期荷重によりブレースが非線形領域に達することがなくなります。今後、引張専用ブレースをモデル化する際にはご留意いただければ幸いです。
今回はブレースのモデル化の注意点として、圧縮力を負担しないブレースに対する長期荷重の考慮の有無の設定について説明しました。ブレースでなくても長期荷重時に非線形領域に達する部材がある場合は、本来負担しない荷重がその部材に作用するため、本来の応力分布と異なる状態の解析結果になってしまいます。そのため、初期応力が部材の降伏耐力を上回っていないことに注意していただきたいと思います。
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