［解析事例］マンホール・路面下空洞を含む地盤の周波数応答解析

使用ソフトウェア

Simcenter FEMAP with Nastran

概要

路面の下には、水道管、下水道管、ガス管、電力ケーブルなど、さまざまな管路が埋設されています。日々の暮らしに欠かせない、まさに「縁の下の力持ち」です。
一方で、埋設管の老朽化や破損は、路面下の空洞化の発生原因のひとつと言われています。路面下の空洞は地盤沈下や道路陥没のリスクに繋がるため、見つけることが重要です。

構造解析で直接、路面下の空洞の有無は調べられません。しかし、路面下の空洞に起因する固有振動数の変化や応答の変化から、空洞の有無を間接的に推測することは可能です。
そこで、路面下に空洞がない場合／ある場合の周波数応答解析を実施し、応答の変化を確認しました。

■ Simcenter Nastran 周波数応答解析

周波数応答解析は、構造物に正弦波の振動の荷重が作用するときの応答を求める解析です。
計算手法にはモード法か直接法が利用でき、減衰の考慮も可能です。

事例：マンホール・路面下空洞を含む地盤の周波数応答解析

本事例では、本事例では、アスファルト舗装された道路下に埋設されているマンホール、ヒューム管（鉄筋コンクリート製の管）、周囲の地盤のFEMモデルを作成します。

■ アスファルト舗装の構成

■ 路面下の空洞の位置 および 載荷位置

路面下に比較的大きな空洞があると、固有振動数が低くなる傾向にあることが文献等で確認できます。
本事例では、道路表面に振動を与え、低い周波数での波形を比較します。

■ Simcenter Nastran 周波数応答解析の解析結果

周波数応答解析の結果として、周波数、変位、速度、加速度、応力、ひずみなど（位相情報あり）が出力されます。

■ 解析結果：変位比較（路面下 空洞なし／空洞あり）