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    CIVIL NXで学ぶ構造力学
    構造編 - 第3章

    AI 要約

    第3章では、トラス構造の基本的な仕組みと、静定・不静定トラスの違いを学びます。

    CIVIL NXを使用して支持条件の異なる2つのトラスモデルを作成し、節点集中荷重と部材の製作誤差に相当するプレテンション荷重を設定します。解析結果から反力・変位・軸力を比較し、拘束条件や不静定次数の違いが構造挙動に与える影響を確認します。

    概要

    第3章では、東京電機大学 理工学部 建築・都市環境学系 准教授 宮地 一裕先生の監修のもと、直線部材をピン接合し、三角形を基本単位として構成されるトラス構造について解説します。
     
    理想的なトラスでは荷重が節点に作用し、各部材には曲げモーメントやせん断力が生じず、軸方向の引張力または圧縮力のみが発生します。また、力の釣り合い条件だけで解析できる静定トラスと、変形の適合条件を追加する必要がある不静定トラスの違いを学び、静定トラスの節点法・切断法、不静定トラスの変形法と単位荷重法の考え方を確認します。
     
    チュートリアルでは、鋼材SM400を使用したスパン18 mの平面トラスを作成します。モデル1は外的には静定、内的には1次不静定であり、モデル2は内的・外的にそれぞれ1次不静定となる全体2次不静定構造です。両モデルに節点集中荷重と、部材の製作誤差に相当するプレテンション荷重を設定します。
     
    解析後は、反力、変形および各トラス部材の軸力を確認し、2つのモデルを比較します。外的静定構造であるモデル1では、製作誤差に相当するプレテンション荷重を与えても支点反力が発生しないのに対し、外的不静定構造であるモデル2では、水平方向の変位が拘束されているため水平反力が発生します。また、節点集中荷重に対してはモデル1の方がモデル2より大きく変形し、支持条件の違いによって各部材の軸力分布も変化することを確認します。

    主なポイント

    理想的なトラス部材には、軸方向の引張力または圧縮力のみが発生することを理解する。

    静定、外的不静定、内的不静定の違いと、不静定次数の求め方を学ぶ。

    CIVIL NXでトラス要素、支持条件、節点荷重およびプレテンション荷重を設定する方法を学ぶ。

    支持条件の違いによる反力・変位・軸力分布の変化を、2つの解析モデルで比較する。

    講演者

    宮地 一裕 東京電機大学 理工学部 理工学科 建築・都市環境学系 准教授

     

    現在の専門分野

    構造工学、地震工学 キーワード([現象・力学特性] 疲労、腐食、腐食疲労、疲労強度、寿命予測、S-N曲線 [材料・対象要素] 高強度鋼線、ケーブル、ケーブル破断 [実験・計測・調査] 疲労試験、腐食促進試験、腐食調査、腐食解体調査、腐食表面測定、 錆組成分析、錆色解析、錆色分布率解析、画像解析、3Dスキャナー [解析・評価手法] 非線形解析、崩壊解析、連鎖崩壊解析 [対象構造] 橋梁構造(トラス橋、斜張橋、吊橋、アーチ橋[連続アーチ橋、タイドアーチ橋、斜吊りアーチ橋]))

     

    受賞学術賞

    2019年11月 JSCE 土木学会全国大会第74回年次学術講演会 優秀講演者賞受賞

     

    略歴
    2016年に東海大学博士課程を修了後、(一社)日本建設機械施工協会施工技術総合研究所にて研究員を務めた。 同研究所でのプロジェクトでは、実物大構造物の強度試験や実橋のモニタリング調査などの業務に努めた。 2017年に岐阜大学助教授として経験を積み、2022年に東京電機大学理工学部建築・都市環境学系の准教授に着任し、教育・研究および大学経営に従事している。 専門分野は、鋼構造、構造力学、橋梁工学、維持管理工学。 IABSE 会員、土木学会会員。

     

    研究内容

    個人の研究は主に3つのトピックに分類されます。 トピック 1 では、橋梁の進行性崩壊挙動と終局強度に関する解析研究に焦点を当ててまいす。 トピック 2 では、新形式橋梁を提案するための解析および設計研究が含まれます。 トピック 3 では、吊形式橋梁の腐食・破壊および維持管理に関連する研究に取り組んでいます。

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