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最適化された次世代プラットフォームと64ビット統合ソルバーを搭載した

有限要素法(FEM)による地盤解析ソリューション

リリースノート Product Ver. : GTS NX 2015 R1(Ver.200)



新機能及び改善点

2.8 非線形ヒンジ（梁、トラス、バネ要素非線形性）

2.9 静的ー動的（動的解析時、初期応力考慮）

3. ポスト処理における新機能及び改善点

3.1 3D 2D 断面自動保存機能の改善

（SoilWorks中立ファイルで書き出し）

3.2 3D PDF報告書の改善

3.3 動解析結果において相対変位による変形形状の出力機能の追加

3.4 安全率出力（ Mohr-Coulomb 基準）

* 付録

1. 時間ステップ/クリープ関数

2. クリープ/乾燥収縮関数グループ；設計コード

3. 弾性係数関数；設計コード

1. プリ処理における新機能

1.1 「埋め込み梁」の追加

1.2 よく使用する材料データベースの追加

1.3 シェープの修復機能の追加

1.4 擬似自由地盤と粘性境界

2. 解析における新機能

2.1 硬化モデルの追加 (修正Mohr-Coulomb)

2.2 Soft Soil Creep モデル追加

2.3 幾何非線形解析機能の追加

2.4 Concrete Creep & Shrinkage追加（時間依存挙動）

2.5 一般接触要素の追加

2.6 関口ー太田モデル（弾塑性、粘弾塑性）

2.7 修正Ramberg-Osgood、修正Hardin-Drnevich モデル

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GTSNX V.200 リリースノート GTS NX Ver.200 新機能及び改善点

１．プリ処理における新機能及び改善点

1.1 「埋め込み梁」の追加

節点の共有を必要としない梁要素として軸力、せん断力、曲げモーメントを受ける部材をモデル化する際に使用できます。

母体となる要素に埋め込まれた形態で使用され、節点共有を必要としないため、メッシュの作成が便利です。

既存の作成された地盤要素に追加で埋め込み梁要素を作成し、補強効果の確認が可能です。

（計算過程上、埋め込み梁要素は必ず2D或いは3D要素の内部に存在する必要があります。）

1

2

Mother

element 1

Mother

element 2

ECS x

A

B

ECS y

ECS z

xM

xxN

zM

zQ

yM yQ

xM

xxN

zM

zQ

yMyQ

C

DE

F

ECS z

ECS y

Stress recovery point (I-section)

[梁要素の座標系と結果項目]

[母体要素内の埋め込み梁]

[節点共有された梁要素]

[節点共有をしてない埋め込み梁]

メッシュ > 特性/座標系/関数 > プロパティ : 作成-1D

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1.2 よく使用される材料データベースの追加

よく使用される材料を簡単に管理できるよう、代表的な物性に関するデータベースを追加しました。

(text編集を使用して.gdbファイルの追加或いは編集が可能)

「C:¥Program Files¥MIDAS¥GTS NX¥Dbase」のフォルダーで「*.gdb」ファイルで管理できます。

[材料データベース]

メッシュ > 特性/座標系/関数 > 材料 : データベース


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1.3 シェープの修復機能を追加

非定型のジオメトリ形状を自動で修復し、定型化された形状に変換します。

メッシュ作成に失敗したジオメトリ形状を選択し、自動修復機能の「ジオメトリの整理」、「ジオメトリの簡略化」、「トポロジー最適化」の

3段階のプロセスで修復が可能です。（方法：ジオメトリの整理 → ジオメトリの簡略化→トポロジー最適化の順に遂行されます。）

ジオメトリの整理：有効なソリッドを作るように試みる機能です。主に、トポロジーの観点から有効で

はない形状を正しく修正して、次のような問題について自動的に分析し解決を試みます。

[フェイスの向きが間違った場合] [捻じれた形状]

[エッジまたは点の位置が欠落した場合]

ジオメトリの簡略化:複雑で正規化されていない形状を正規化し簡略に表現することで、より安定的な

ジオメトリ形状として修復する機能です。

任意の曲面シリンダー、コーン、トーラスなどの正規化された曲面

任意の曲線ライン、円、楕円などの正規化された曲線

非定形の形状正規化された形状

トポロジー最適化:モデル作成においてより向上された性能と安定性を保証するため、トポロジーとジ

オメトリを同時に修正します。

ジオメトリ > ツール > 形状チェック > ジオメトリのチェック


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1.4 微小面の削除機能の追加

① 自動削除

ジオメトリ形状に存在する微小面を自動的に探索して削除する機能です。

メッシュを作成する際にエラーの原因となる微小面を削除することで、メッシュ作成の成功率をより高められ、クオリティの高いメッシュが得られます。

フェイス/エッジの削除：選択された形状から自動的に探索し削除します。

ホール（半径）：削除する基準となるホールの半径を入力

フィレット（半径）：削除する基準となるフィレットの半径を入力

小さいエッジ：削除する基準となる微細線の長さを入力

小さいフェイス：削除する基準となる面のもっとも長い部分のエッジの長さを入力

細長いフェイス：削除する基準となる細長い面の幅（細い部分）を入力

尖り：削除する基準となる細くて尖った面の幅を入力

結果：条件を選択し、基準値を入力し「検索」をクリックしますと、条件を満たす形状がリ

ストに表示されます。ここで項目をクリックすると画面上にハイライトで表示され、ダブル

クリックすると拡大して確認できます。

ジオメトリ > 形状簡略化 > フェイス/エッジの削除


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ジオメトリ形状上に存在する不必要な点や線及び面を削除する機能です。

ジオメトリ形状を任意で修正することができ、作業の効率性が向上できます。

ポイント削除：点を削除しモデルを簡略化します。

フェイスの削除：選択したフェイスを削除します。

フェイスのマージ：面の間の線を選択し、面に併合します。

ジオメトリ > 形状簡略化 > フェイス/エッジの削除


1.4 微小面の削除機能の追加

② 任意削除

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擬似自由地盤境界はＦＥＭ領域の影響を受けにくい幅広い自由地盤部を側面に接続するように設定する方法です。

粘性境界はダッシュポットにより解析領域を自由地盤部と接続するように設定する方法です。

メッシュ > 要素 > 自由地盤


1.5 擬似自由地盤と粘性境界

m ff

n p n n

m ff

s s s s

t C v v

t C v v

Main domain

Free

field

Free

field

Seismic

wave

[側方粘性境界要素]

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2:

3

p p

sin sin : Equivalent deviatoric plastic strain

: Deviatoric plastic strain

: Critical state friction angle

pγ

sin sinsin

1 sin sin

cv

cv

sin cv

1

0

m m

pcc ref v

ref

P mP p

p

: Pre-consolidation stress

: Pre-overburden pressure (or OCR)

: Cap hardening parameter

cP

0cP

q

p

q

p

[Yield surface expansion, Hardening behavior]

メッシュ > 特性/座標系/関数 > 材料 : 生成 > 等方性

２．解析段階における新機能

砂質土、シルト、粘土などにおける材料の挙動を描写する際に適合したモデルです。

「圧密載荷試験の接線剛性」が入力できるように更新されました。[変更前：（Eref、Eurref）→変更後：（E50

ref、Eoedref、Eur

ref）]

せん断硬化の挙動を自動計算と硬化関数から選択でき、先行圧密により圧縮硬化が自動的に考慮されます。

せん断硬化：せん断硬化の挙動は摩擦角（φ）と等価塑性ひずみ（κ）との関係として入力します。なお、膨張角（sinψ）はRowの法則により算定されます。

圧縮硬化：圧縮硬化の挙動は先行圧密応力（Pc）による数式で表します。ここで、PC0

は以前の先行圧密応力であり、Γはcapの硬化係数です。

2.1 硬化モデルの追加

①「修正Mohr-Coulomb」

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パラメータ説明推薦値 (kN, m)

Soil Stiffness

And Failure

E50 3軸試験時接線剛性係数 Ei×(2-Rf)/2 (Ei=初期剛性)

Eoed 圧密載荷試験の接線剛性 E50

Eur 除荷時の弾性係数 3×E50

m Power Law指数 0.5 ≤ m ≤ 1

(0.5 : 硬い地盤, 1 : 軟弱な地盤)

c 粘着力 MC modelでの入力値

φ せん断摩擦角 MC modelでの入力値

ψ 最大ダイレイタンシー角 0 ≤ ψ ≤ φ

Advanced Parameter

Rf 破壊比 (qf / qa) 0.9 (< 1)

Pref 基準圧 100

KNC 正規圧密粘土 Ko 1-sinφ (< 1)

Dilatancy Cut-off

Porosity 空隙率 -

Porosity(Max) 最大空隙比空隙率 < 最大空隙比

Cap Yield

Surface

Pc 先行圧密 (OCR値により) -

α Cap形状係数

(先行圧密応力のスケールファクター） KNCにより自動計算

β cap硬化パラメータ Eoedにより自動計算




②「修正Mohr-Coulomb」のモデルパラメータ

ref

ref

ref

ref

ref

ref

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パラメータ入力値 (kN, m)

Auto (Shear Hardening)

Pc 600 (OCR = 1)

α Auto (uncheck)

β Auto (uncheck)


E50 25,000

Eoed 25,000

Eur 75,000

M 0.5

C 30

φ 36

ψ 5

Rf 0.9

Pref 100

KNC 0.5


E 50,000

c 30

φ 36

ψ 5

[MC model]

[MMC model]

[MMC with Hardening]

[垂直変位]

[水平変位]

[1st Excavation]

[矢板の曲げモーメント]

[MC model] [MMC model] [MMC with Hardening]



γ = 20kN/m3 H = 60m

２．解析における新機能


③硬化挙動に関する例題

ref

ref

ref

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2.2 「Soft Soil Creep」モデルの追加

① 機能説明

時間の経過により発生する粘土の骨格変化によるクリープ挙動の表現に適合した「Soft Soil Creep」

モデルが追加されました。

2次圧密と先行圧密時の静止土圧係数の考慮が可能です。

応力依存硬化挙動を表します。(入力パラメータは圧縮指数Ccと膨潤指数Csから推定が可能です。）


Soil Stiffness And

Failure

λ 圧密指数 (Swelling index) Cc / 2.303 / (1 + e)

κ 膨潤指数 (Compression index) Cs / 2.303 / (1 + e)

(Cc / 5 推定値)

μ 二次圧密指数 (Creep index) Cc / 20 推定値

c 粘着力 (Cohesion) MC model での入力値

φ 内部摩擦角 (Friction angle) MC model での入力値

ψ ダイレイタンシー角(Dilatancy

angle) 0

Advanced Paramater KNC 先行圧密時の静止土圧係数 1-sinφ (< 1)

Cap Yield

Surface

OCR / Pc 過圧密比 2つの値が全て入力された場合、Pc値が優先的に考

慮される。

α Cap形状係数 KNCにより自動計算

log time

strain

SecondaryPrimary

メッシュ > 特性/座標系/関数 > 材料 : 作成 > 等方性


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2.2 「Soft Soil Creep」モデルの追加

② 例題（2次圧密考慮）

Parameter Reference value (kN, m)

λ 0.313

κ 0.063

μ 0.01

c 10

φ 28

ψ 0

KNC 0.5

OCR 2.05

α Auto (uncheck)

Parameter Reference value (kN, m)

λ 0.313

κ 0.063

M 1.113

OCR 2.05

α Auto

[MCC model]

[Soft Soil Creep model]

[時間による盛土]

[結果比較: 2次圧密]



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解析 > 解析ケース > 追加 > 非線形：幾何非線形

大変形を考慮した幾何学的非線形解析、大規模の軟弱地盤および斜面に対して大変形による検討が可能です。

(この時、地下水位を考慮したモデルで、間隙水圧も変形されたモデルに沿ってアップデートされるよう設定できます。）

解析 > 解析ケース > 追加 > 一般：アクティブ要素変形

盛土の施工段階解析において、「アクティブ要素（前段階変形考慮）」オプションにより、より合理的な変形挙動の確認が可能です。

Normal pressure Pressure in specified direction

[大変形による圧力荷重の作用方向の変化]

[段階盛土の施工段階解析]

[幾何非線形+アクティブ要素(前段階変形考慮)]

[幾何非線形オプションを考慮しない] [結果の比較]

解析> 解析ケース > 追加 > 非線形：幾何非線形


2.3 幾何非線形（アクティブ要素変形の前段階変形考慮）の追加

解析> 解析ケース > 追加 > 一般：アクティブ要素変形

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2.4 Concrete Creep & Shrinkage (時間依存挙動)解析機能の追加付録参照

コンクリート構造物の時間依存挙動を模写するためのクリープ関数を定義します。

(コンクリートのクリープが適用可能なモデル：Elastic, Tresca, von Mises, Mohr Coulomb, Drucker Prager, Hoek Brown)

材齢従属 > クリープ/乾燥収縮の関数グループ 17種類のクリープ/乾燥収縮関数を提供します。

材齢従属 > 時間従属弾性係数関数時間による12種類の弾性係数関数を提供します。

「解析 > 解析ケース > 解析制御」でメッシュセットごとに材齢の定義が可能です。

(非線形解析 & 施工段階(応力)解析に適用可能)

[解析制御 /時間ステップ]

[解析制御 / 材齢]

[材齢独立]


[材齢依存]

２．解析における新機能別売オプション

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Rough contactGeneral contact

非線形性を考慮した一般接触要素が追加されました。

- 接触面の間で垂直または接線方向の接触力を受けるタイプであり,分離されている要素間に発生する圧縮力のみ伝達し、引っ張り力は伝達しません。

線形解析では使用できません。ただし接線方向の摩擦力の考慮は可能です。(Ver.100では一体挙動接触(溶接)のみ考慮可能)

一体接触(溶接)である場合1つの節点で3軸方向にバネがあるものとしてモデル化し、一般接触は1軸方向にバネがあるものとしてモデル化されます。

パラメータ推薦値 (kN, m)

接触剛性 (デフォルト値使用推薦)

法線方向の剛性係数 1 (数値が小さいほど要素間の浸透が大きく発生)

接線方向の剛性係数 0.1 ( 法線方向の剛性係数/ 10)

高級オプション (パラメータ)

接触誤差自動計算 (チェックオフ)

摩擦係数 (オプション) 0.3 ~ 0.6 (材料によって決める)

浸透係数不透水 (チェックオフ)

静的/斜面解析 > 接触 > 接触定義 > 接触(自動) > 接触タイプ : 一般 (3D モデルでのみ適用可能)



① 機能説明

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接触要素

荷重荷重

節点非共有節点非共有

[分離されたメッシュに一般接触要素を適用]

[荷重の作用方向]

[全体変位結果、圧縮力の伝達 O 、引張力の伝達 X]

一般接触を活用して材料の分離挙動を確認します。



② 例題

静的/斜面解析 > 接触 > 接触定義 > 接触(自動) > 接触タイプ : 一般 (3D モデルでのみ適用可能)

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2.6 関口ー太田モデル（弾塑性、粘弾塑性）

関口ー太田モデルは初期に異方性圧密状態にある自然堆積粘土を対象として、

異方性と主応力の回転に伴う塑性ひずみの発現が考慮できます。

関口ー太田モデルの粘弾塑性モデルは2次圧密が考慮できます。

2次元、3次元の圧密、完全連成解析で使用が可能です。


Soil Stiffness And

Failure

ＯＣＲ過圧密比

λ 圧密指数 (Swelling index) Cc / 2.303 / (1 + e)

κ 膨潤指数 (Compression index) Cs / 2.303 / (1 + e)

(Cc / 5 推定値)

Ｍ限界状態応力比

Advanced Paramater KNC 先行圧密時の静止土圧係数 2つの値が全て入力された場合、Pc値が優先的に考

慮される。

時間依存性

α 二次圧密指数 (Creep index)

Oedometer 実験を通して

算定

Vo 初期体積ひずみ速度２次圧密が始まる時の体積ひずみ比(Vo= a/to , to : 1次圧密完了時間)



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2.7 修正Ramberg-Osgood、修正Hardin-Drnevich モデル

地盤動的非線形解析によく使われる指数関数モデル(修正Ramberg-Osgood)と

双曲線モデル(修正Hardin-Drnevich モデル)を追加しました。

2つのモデルで履歴ループはメ-ジング側(Masing rule)を適用しています。

2次元、3次元の動的非線形解析で使用が可能です。



max

max

2 2,

2

o

r o

G

h

h G

1

o

r

G

[せん断応力ーせん断ひずみ関係]

[2次元構造物ー地盤連成解析]

[3次元構造物ー地盤連成解析]

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2.8 非線形ヒンジ（梁、トラス、バネ要素非線形性)

非線形ヒンジの属性は集中型梁要素、分布型梁要素、バネ型(汎用リンク)、トラス型に区分できます。

主に構造物が地震動を受けて変形が大きくなり、ひび割れ、降伏など部材内の応力が弾性限界を超えて

非線形領域に入ってしまう時に使われます。

多軸ヒンジ、軸力変動、様々なスケルトンカーブに対応できて、鉄筋コンクリート、鋼材、ゴム支持などのモデル化に適用できます。

メッシュ > 特性/座標系/関数 > ヒンジ

２．解析段階における新機能別売オプション

履歴モデル

要素の種類

Tru

ss

Ela

stic

Lin

k

Bea

m

Inte

rfac

e

Geo

grid

Pla

ne S

tres

s

She

ll

Pla

ne s

trai

n

Axi

sym

met

ric

Sol

id

Sol

id

Multilinear ∨ ∨ ∨

Normal Bilinear ∨ ∨ ∨

Kinematic ∨ ∨ ∨

Origin-Oriented ∨ ∨ ∨

Peak-Oriented ∨ ∨ ∨

Clough ∨ ∨ ∨

Degrading ∨ ∨ ∨

Takeda ∨ ∨ ∨

Modified Takeda ∨ ∨ ∨

Modified

Ramberg Osgood

∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨

Modified

Hardin-Drnevich

∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨

修正武田モデル

[ひび割れ発生、降伏]

[ひび割れ、降伏をヒンジでモデル化]

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2.9 静的ー動的（動的解析時、初期応力考慮）

動的非線形解析で初期応力が応力できるように施工ステージタイプ静的ー動的を追加しました。

初期応力は施工ステージ(複数段階)を通して求めることが出来ます。

静的・斜面解析>施工段階ステージ > 施工ステージ静的ー動的タイプ


[初期応力解析結果]

[地震応答解析結果]

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3Dの幾何形状を2Dの断面で切断し、その結果をSoilWorks中立ファイルとして書き出して、2次元解析が行うことができる機能です。

作業ツリーの下に登録でき、断面の確認及び修正が簡単になりました。

[3D model]

メインメニュー > 書き出し > ジオメトリを中立ファイルで保存(3D)

３．ポスト処理における新機能及び改善点

3.1 3D→2D断面の自動保存（保存またはSoilWorks中立ファイルで書き出し）機能の追加

[書き出した断面のプレビュー]

[保存/書き出し]

[プレビュー]

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材料及びプロパティ情報をテーブル形態に出力し、結果アニメーションをPDF形式で出力して確認できるよう3D PDF書き出し機能を改善しました。

[PDF アニメーション書き出し] [入力された物性]

[出力されたアニメーション]

ツール > 3D PDFを出力 > 3D PDFを出力


3.2 3D PDF報告書の改善（材料の物性テーブル＆アニメーションの出力）

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3.3 動解析結果において相対変位による変形形状の出力機能の追加

今までは、動解析において絶対変位の結果を基準にした変形形状のみが確認できましたが、相対変位の結果を基準に変形した後の形状が確認できるよう機能が

拡張されました。これにより、地盤変位を除いた構造物の変位のみを考慮した変形形状の確認が容易になりました。

)()()( tututu g

t

[地震による構造物の変位]

結果 > 一般 > 変形 : 変形後


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•Mohr-Coulomb破壊基準は、下図のように地盤内の要素の応力状態を表すモール円Aがクーロン

の摩擦基準線Bに接する場合に破壊すると仮定しています。

3.4 安全率出力(Mohr-Coulomb 基準)

材料の応力状態をMohr-Coulomb破壊基準で判断し、どの程度降伏しているかを表す機能で、報告書作成で活用できます。


A

B

O

D

R

ctan

• 安全率はMohr-Coulomb破壊基準に基づいて、下式で求めます。

R : モール円の半径

D : モール円の中心点からクーロン摩擦基準線Bまでの距離


• Mohr-Coulomb破壊基準は、下図のように地盤内の要素の応力状

態を表すモール円Aがクーロンの摩擦基準線Bに接する場合に破

壊すると仮定しています。

• “安全率(Mohr-Coulomb)計算”を適用すると、解析結果で要素

の安全率をコンターで表示します。

[安全率出力例]



付録 1. 時間ステップ / クリープ方程式

2. クリープ/乾燥収縮関数グループ；設計コード

3. 弾性関数；設計コード

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地盤及び構造物の時間依存挙動を考慮するため、時間に対するステップの概念が必要です。「GTS NX」では定義された時間までを一回で計算するか、または複数の段階で増分

された形態で分けて計算するかが設定でき、不規則な時間の増分の定義及びユーザーが指定する任意の時間ステップのみに対する結果の出力が可能です。

当該施工段階以前に発生したクリープ及び乾燥収縮の効果を反映するため材齢を入力します。一般的にコンクリートを打設してから型枠を解体するまでの期間、すなわち養生

期間が入力され、施工段階の開始と同時に打設された部材の材齢は「0」になります。

時間による材料の挙動を確認するため、2種類のクリープ関数を提供します。（材齢従属、材齢独立）

[解析制御/時間ステップ]

[解析制御/材齢]

[クリープ関数/材料]

[材齢依存] コンクリートのような材料は時間の経過により材料の物性が変化し非力学的な変形であるクリープや乾燥収縮が発生します。また、クリープの場合、応力発生の時点により時間に対する変形量が異なります。「GTS NX」は「aging-Kelvin クリープモデル」と「Kelvin モデル」からバネを除いた「aging-Viscous モデル」を提供します。

[材齢独立] 「GTS NX」では等方性材料に対し1次クリープと2次クリープが使用でき、経験的な式に基づいたクリープの挙動を「Empirical Law (Class ½)」で定義するか、クリープパラメータを直接入力することも可能です。

·

1k

1

2k

2

3k

3

4k

4

5k

5

[aging-Kelvin クリープモデルの概念図]

· · ·

( )pk

( )pc

( )sc

1( ) or st

PrimaryCreep

SecondaryCreep

1k 2k

2 or c

primarye 1 or c

totale

[Kelvin-Maxwell クリープモデルの概念図]

１．時間ステップ/クリープ方程式

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2．クリープ/乾燥収縮関数グループ；設計コード

① CEB-FIP（1990) ② CEB-FIP（1978)

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③ CEB-FIP（AIC) ④ PCA

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⑤ 組合せ（ACI＆PCA) ⑥ AASHTO

⑦ ヨーロッパ

31 / 39



⑧ AS 3600-2009

⑨ AS/RTA 5100.5-2011

⑩ ロシア

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⑪ 韓国標準 ⑫ 日本（道路橋仕様書)

⑬ 日本（コンクリート標準仕様書）

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⑭ 中国 ⑮ 中国（JTG D62-2004）

⑯ KCI-USD12 ⑰ KSCE2010

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RS – 早強・高強度セメント

N,R – 普通・早強セメント

SL – 中庸熱セメント

選択した設計コードによる時間従属の弾性係数関数が選択できます。

コードを定義し、最終時間とステップ間隔を入力します。

3．弾性係数関数；設計コード

セメントの種類

① CEB-FIP（1990） ② CEB-FIP（1978)

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③ AIC ④ Ohzagi

-コンクリートの圧縮強度の弾性係数は圧縮強度と単位重量を利用し計算され、解析に反映されます。セメントの種類

RS – 早強・高強度セメント

N,R – 普通・早強セメント

SL – 中庸熱セメント

Fly ash – フライアッシュセメント

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⑤ ヨーロッパ ⑥ AS 3600-2009

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⑦ AS/RTA 5100.5-2011 ⑧ ロシア

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セメントの種類 a b

早強ポルトランドセメント 2.9 0.97

普通ポルトランドセメント 4.5 0.95

中庸熱ポルトランドセメント 6.2 0.93

セメントの種類 a b d

早強ポルトランドセメント 2.9 0.97 1.07

普通ポルトランドセメント 4.5 0.95 1.11

中庸熱ポルトランドセメント 6.2 0.93 1.07

⑨ 韓国標準 ⑩ 日本（水和）

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⑪ 日本（弾性） ⑫ KCI-USD12

セメントの種類

Normal Type – 普通セメント

Rapid Type – 早強セメント

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