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概要
第4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、鉛直荷重を水平反力と圧縮軸力によって支えるアーチ構造の基本的な仕組みと、スパンに対するアーチ高さの比(h/l)であるスパンライズ比が構造挙動に与える影響を解説します。アーチ構造は、梁構造と比べて曲げモーメントを低減し、主に圧縮力によって荷重を伝達する特徴があります。
チュートリアルでは、スパンライズ比が1/4、1/5、1/7となる3種類のアーチモデルをCIVIL NXで作成します。材料・断面・荷重条件を統一し、アーチ高さのみを変化させて、等分布荷重に対する変位、軸力および曲げモーメントを比較します。
解析結果から、スパンライズ比が小さくアーチが偏平になるほど、たわみ、アーチリブの圧縮軸力および曲げモーメントが大きくなることを確認します。さらに、単純梁では曲げモーメントとして抵抗する外力を、アーチ構造ではアーチリブの圧縮力と補強桁の引張力、および両者の鉛直距離によって支持することを理論計算から理解します。
主なポイント
アーチ構造が水平反力と圧縮軸力によって荷重を支持する仕組みを理解する。
スパンライズ比と、水平反力・構造規模・構造挙動との関係を学ぶ。
CIVIL NXのアーチウィザードを使用し、アーチリブ・ハンガー・補強桁から構成される解析モデルを作成する。
スパンライズ比が小さいほど、たわみ・アーチリブの圧縮軸力・曲げモーメントが大きくなることを確認する。
単純梁の曲げモーメントと、アーチリブ・補強桁に発生する軸力との対応関係を理論計算から理解する。
講演者
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。