FEM構造解析

梁理論では追うことができないような詳細な箇所のFEM解析を得意としています.
欠陥を有する複雑な損傷箇所等でも,独自のノウハウにより高精度な解析を行い,原因究明のお手伝いをし,補修・補強方法の提案をいたします.
FEM解析からインフラ構造物の損傷シナリオを導き出し,モニタリングすべき位置やセンサ種類を提案します.

 

FEM解析

FEM(Finite Element Method)解析を用いて疲労き裂の発生要因といった梁理論では追うことができない応力性能などを明らかにして,損傷原因に基づき補修計画を立案いたします.

また,損傷の原因究明は,新たな損傷の予防,適切な補修計画を立案する上で重要です.
しかしながら,一般的な梁理論を用いた解析では原因の特定を行うことは困難です.弊社では詳細なFEM解析を用いて,損傷原因の究明をいたします.

なかでも,疲労問題に対しては最先端の技術や理論に基づき複雑な構造を有する箇所でも,解析を行うことが可能です.
検討結果によっては,「補修しない選択肢」をも提案いたします.

FEM解析と梁理論の精度の違い

橋梁の設計は主に梁理論に基づいて実施されます.
梁理論は,手計算でも簡易に早く計算でき,算出結果の評価方法も確立された非常に優れた計算法です.

しかしながら,損傷の原因究明や補修方法の策定にあたっては,梁理論だけでは当該個所の評価を正確に行うことは困難です.

近年のコンピュータおよび解析手法の発達により,有限要素法(FEM)は身近な手法となりました.
FEMは,どのような構造物であっても,解析が可能な数値解析法です.
しかし,高精度な解析を行うには,メッシュの細分化方法やモデル化方法など様々なノウハウが必要になります.

弊社では,これまでの経験を活かし,複雑な構造物であってもFEMによる高精度な構造解析が可能です.

例えば,部材が交差する箇所は,梁理論が苦手とする箇所の一つであり,隅角部や鋼床版などがそれにあたります

〈関連論文〉

鋼床版箱桁橋のデッキプレート近傍に発生した疲労損傷の原因,
土木学会論文集,No.780/I-70 pp57-69,2005/1

既設箱形断面鋼製ラーメン橋脚隅角部のリブ取付による疲労強度向上,
土木学会論文集,No.773/I-69 pp137-148,2004/10

Cause identification of fatigue cracks in plate girder-on-steel frame pier bridge,
土木学会論文集,No.758/I-67 pp43-56,2004/4

 

FEM解析とモニタリングを用いた橋梁維持管理

FEMとモニタリングデータの相互活用により橋梁の維持管理を行います.
弊社の豊富なモニタリングコンサルタントとしての実績を駆使し,FEM・モニタリングから下記ループを循環させ,FEMモデルの精緻化を行います.
損傷異常発生時にはFEMモデルを利用し,原因究明・補強設計を実施します.

  1. FEMモデルの作製・検証
  2. 損傷シナリオ・センサ種類・センシング位置の策定
  3. センサ設置・モニタリング実施・データ収集
  4. 取得データのフィードバック

systemImage 関連資料

〈関連論文〉

開床式下路トラスにおける縦桁横桁連結部の疲労き裂対策,
構造工学論文集,Vol.58A/ pp622-634,2012/3

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第67回土木学会年次学術講演会講演概要集,V-069,2012/9

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FEM :Finite Element Method: FEM