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GTSTRUDLの鉄筋コンクリート設計機能

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調和のとれた2ブロック-ビルディングモデル 提供:香港住宅公社

GTSTRUDLの鉄筋コンクリート設計機能は、多種多様なフレーム構造物、スラブ構造物に適用することができます。さらに、GTSTRUDLの解析機能、構造データベース管理機能と組み合わせることによって、解析結果に強く依存し、反復が必要な意志決定プロセス(解析/設計/表示/評価/再解析/再設計といった通常の実務で行われる手順)をコントロールすることができます。

GTSTRUDLは、どんな場所でも利用可能で最も有用で強力なコンピューターによる鉄筋コンクリート設計支援ツールです。ユーザの皆様に最大限の設計の柔軟性をご提供します。

一般的な機能

  • 鉄筋コンクリートフレーム構造物には、以下の設計コードを使用することができます(設計には極限強度法が用いられます)。
    • 米国コンクリート学会(ACI)ビルディング・コード(ACI318-89、ACI318-83、ACI318-77、ACI318-63)
    • 英国設計仕様書(CP110-72、BS8110)
  • 地震動の詳細設定はACI318-83、ACI318-89に基づき行われます。これにより、必要かつ十分な地震条件が設定されます。
  • はり、柱、壁、床スラブ、はり-柱連結部等の設計荷重の包絡線は、疑似静的荷重とピーク荷重により計算されます。
  • 部材、床スラブ、壁板の自動生成機能によって、鉄筋コンクリート構造物のモデル化を簡単に行うことができます。
  • ユーザ指定による等分布床荷重、風荷重および死荷重は、自動的にフレーム部材に分配されます。
  • はり、柱、一方向スラブ(根太を含む)、二方向平壁/スラブから成る構造物の設計を行うことができます。
  • はりの設計は、長方形、T型、L型断面に対し行うことができます。鉄筋の軸力、せん断力、捻じれも考慮することができます。
  • 柱の設計は、正方形、長方形、円形断面に対し行うことができます。帯鉄筋やらせん鉄筋も考慮することができます。
  • 壁の設計と解析は、長方形とバーベル形状に対して行うことができます。二軸曲げや軸方向圧縮/引っ張り力を考慮することができます。
  • 断面形状と鉄筋の配置は、バランス良く、かつ詳細に決定することができます。
  • ACIコードによる設計は、ユーザ指定の一つ以上の設計パラメータによる制約を満たすように行われます(例えば、鉄筋の割合、断面形状、部材間隔と深度の比(span-to-depth ratio)、など)。ユーザは、設計コードを満たすことを考慮しつつ、設計パラメータに条件を課し(たとえば、パラメータが最大(小)値になる、固定値をとる、またはパラメータ間の比、等)、その条件を満たすように設計プロセスをコントロールすることができます。
  • 英国設計仕様書による鉄筋の設計では、はりと柱の断面形状の指定が必要です。
  • いくつかの特殊な設計パラメータはユーザが指定します。例えば、f'c(圧縮強度),fy(降伏強度)、コンクリートの単位体積重量、等。もし指定されない場合は、自動的に標準的な値が仮定されます。
  • 耐力壁の設計において、鉄筋コンクリートのストレスブロックを、様々な長方形または放物形に指定することができます。
  • MEMBER SIMILARITYコマンドを使うことにより、部材設計に統一性を得ることができます。

実部材をモデル化するための、類似部材細目(SIMILARITY SPECIFICATIONS)

類似部材細目(Similarity specifications)を使って設計することにより、建築物をより経済的に建築できることを保障します。「類似性(Similarities)」は、コンピュータによる設計に、よりよい工学的「常識」をもたらしてくれるでしょう。

  • 大はりが単一の物理的要素として設計される場合、解析的部材の集合体として定義することができます。
  • 長柱効果は、特殊なP-Δ解析機能により考慮可能です。この非線形解析により、長柱の振る舞いを正確に再現することができます。このP-Δ解析は、ACIコードの必要条件を満たしています(はりのひび割れ、長期荷重効果に関する解析と評価のための条項)。
  • 平面プレートと平面スラブの設計には等価なフレームタイプの解析結果が利用されます。スラブ厚の設計は、押しぬきせん断(punching shear)と、柱からスラブへのモーメントの伝播を考慮して行われます。

その他の機能

その他、以下のような鉄筋コンリート設計機能が用意されています。

  • 柱、スラブ部材の設計結果をグラフィカルに表示することができる、すばらしいラインプリンター・プロット機能。
  • 主鉄筋・副鉄筋の選択と詳細設定には、ASTM(米国材料試験協会)規格またはSI単位の鉄筋サイズを使用することができます。
  • はりの設計における鉄筋サイズの決定は、その鉄筋の用途(頂部に使うか、底部に使うかなど)を考慮してエンジニアによって行われます。その設計手順を次に示します。はりの断面形状の決定、軸方向鉄筋の範囲の計算と鉄筋の詳細の決定(つまり、はりの断面内での鉄筋サイズと配置の決定)、せん断と捻じりに対する鉄筋が設計と部材にそった配置。
  • はりの設計において、各種のACI条項(クラックコントロール、鉄筋の最小間隔、カバー、鉄筋のカットオフ点における特殊なあばら筋(stirrup)、等)を考慮することができます。
  • 鉄筋のカットオフ点の設計は、正確な定着長(development length)とモーメント包絡線の計算に基づき行われます(ACI_定着長条項も満足します)。または、部材長に対する割合としてユーザ定義することもできます。
  • はりのあばら筋と軸筋の設計は、捻じり耐力、またはせん断と捻じれの合成を考慮して行うことができます。
  • 鉄筋の詳細を決める能力は広範囲に及びます。鉄筋の長さや配置を多岐にわたるユーザ指定の細目によって詳細に決定することが可能です。
  • はりと柱の継手を詳細に設計することができます。
  • 深いはり(deep beams)に必要な、補助の軸筋の範囲を計算することができます。
  • 柱の設計において、異なるサイズの鉄筋(束ね鉄筋を含む)を指定することができます。鉄筋は、柱の周囲に沿って等間隔、または非等間隔に配置することができます。このとき、鉄筋間隔、帯鉄筋、らせん鉄筋に関するACI条項は、完全に満足されます。
  • 柱の設計において、軸力(圧縮、引っ張り)と2軸曲げの組み合わせを考慮することができます。この際、せん断チェックは設計手順の一部として組み込まれています。もし必要なせん断強度を満たさない場合は、適用されたせん断力と、発揮されうるせん断強度のリストが出力されます。もし、地震条項を考慮するなら、帯鉄筋の間隔や螺旋鉄筋のピッチに対する、すべての要件(せん断および鉄筋拘束(confinement)に関する)が満たされます。
  • ヤング率E等のコンクリートの材料定数は、fcや単位体積重量からACI条項に基づき計算されます。軽量コンクリートに対するせん断強度低減のような条件は、指定された単位体積重量から自動的に考慮されます。また、各々の部材に、それぞれ異なる材料特性を与えることもできます。すべての材料特性には、ユーザ指定値が優先されます。
  • 断面2次モーメント等の部材断面特性は、ユーザが直接指定するか、部材形状から自動的に計算されます。
  • 断面クラックを影響を考慮するために、より合理的な部材剛性の計算法が用意されています。
  • はり、柱、床スラブの設計は、MEMBER ECCENTRICITIES機能を使って設定した部材の内法スパン長に基づき行われます。
  • 設計結果、チェック情報、重要な情報の詳細は、その時にアクティブな単位(英国単位またはSI単位)で出力されます。
  • 設計により決定した様々な値や情報の詳細を出力するために、各種のアウトプットコマンドオプションが用意されています。
    はりの場合、断面形状と寸法、理論的に必要な軸方向鉄筋の範囲、頂部・底部の鉄筋数とサイズ、カバーを含めた鉄筋の配置、鉄筋間隔、カットオフ点等を出力することができます。
    せん断補強鉄筋の詳細は、U型あばら筋の鉄筋サイズと間隔を与えて決定されます。検証の便宜のために、臨界設計モーメントおよびせん断力を与えることができます。
    柱の場合は、断面形状と寸法、理論的に必要な縦方向鉄筋の範囲、鉄筋のサイズと数、鉄筋の間隔と配置、帯鉄筋とらせん鉄筋の数・サイズ・間隔等を出力することができます。
  • はり、柱、床版に使われるコンクリートの総体積を計算することができます。鉄筋のサイズ別の総長、総重量のリストを作成することもできます。さらに全ての鉄筋の総重量を見積もることができます。また、資材量の自動節約機能を使うことにより、資材量の見積もりのための多大な時間を省くことができます。

反復的な解析と設計

  • 部材が設計される度に、すべての部材の断面特性が自動的に再計算され、GTSTRUDLデータベースに保存されます。この機能により、鉄筋コンクリート構造物の反復的な解析と設計をおこなうことができます。
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トゥー・プルーデンシャル・プラザ(Two Prudential Plaza)
シカゴにある世界で2番目に高い鉄筋コンクリート構造物
構造解析:CBMエンジニアリング株式会社(ヒューストン,テキサス)

より詳細な情報については、下記の日本販売代理店または開発元へご連絡下さるか、ご意見・お問い合わせより遠慮なくお尋ねください。

日本販売代理店&技術サポート
(株)日本科学技術研修所
http://www.i-juse.co.jp/
E-mail:gt@i-juse.co.jp(下記、両部所に届きます)

販売:営業本部 GTSTRUDL担当
〒151-0051 東京都渋谷区千駄ヶ谷5-10-11
TEL:03-5379-5210
FAX:03-5379-1911

技術サポート:エンジニアリングソリューション事業部 GTSTRUDL担当
〒151-0051 東京都渋谷区千駄ヶ谷5-10-11
TEL:03-5379-5591
FAX:03-5379-2202

開発元
Intergraph Corporation PP&M
http://www.coade.com/


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