ナットモデルによるシミュレーション

ナットモデルindex

1.ナットモデル（基本原理）

図-1の様な枠を作成して、図-2に示す3種類のナットを入れる。ナットは土粒子の二次元モデルを表わす。ナットで地盤形状を作成し、仮想重力を与える。 重力の与え方は次の3種類がある。

方法1
　図-3に示すように水平に置いた枠を立てることで重力を与える。

方法2
　図-4にしめすように枠6をスライドさせることで仮想重力を与える。

方法-3
図-5に示すように枠6を固定して、下面の布をスライド（回転）させることで、方法2と同様に仮想重力を与える。


図−１

図−２

図−３


図−４


図−５


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2. ナットモデル（土圧説明モデル)

１）図-1のような枠を作成。
２）同図9はヒンジとなっている。
３）同図7にナットを入れる。
４）同図8の棒を固定したまま枠全体を立てナットに重力を作用させる（基本原理の方法1）。
５）同図8をａ方向に動かした時のナットの動きを、ベクトル表示したものが図-2である。
６）ベクトル図の書き方を以下に示す。
　図-1部材8の移動前後で写真を撮る
　どちらかの写真を半透明紙にコピーして粒子の動きをトレースすることでベクトル図が描ける。
７）図-1部材8をb方向に動かした時のナットの動きを、ベクトル表示したものが図-3である。
８）図-2・図-3はそれぞれ主働土圧・受働土圧を示す。同図の上に土塊の釣合条件を図示している。
９）滑り面を直線と仮定しφ・δの摩擦力が作用する場合の壁面に作用する荷重が土圧で下図P1・P2で表現される。
１０）この釣合条件を数値的に求めたものがクーロン・ランキンの土圧である。


図−１


図−２．主働土圧状態


図−３．受働土圧状態


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3. ナットモデル（擁壁作用土圧説明モデル）

3-1.方法
　図-1に方法を示す。

3-2.図-2〜図-4の説明
　図-2
　　擁壁背面レベル
　　擁壁底面摩擦抵抗--小
　　変形形態--滑動
　　背後土塊の移動形態--主働領域が主
　図-3
　　擁壁背面傾斜
　　擁壁底面摩擦抵抗--大
　　背後土塊の移動形態--主働領域+基礎底面を含む範囲
　　変形形態--転倒
　図-4
　　擁壁背面レベル
　　擁壁底面摩擦抵抗--大
　　背面地盤内に弱線を設ける
　　背後土塊の移動形態--弱線の内側
　　変形形態--転倒

3-3.まとめ
擁壁の変形と土圧の関係を肌で感じることにより、実務での応用ができるようになる。


図−１．実験方法

図−２


図−３


図−４


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