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    CIVIL NXで学ぶ構造力学
    構造編 - 第6章

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    AI 要約

    第6章では、柱と梁が剛接合されたフレーム構造の力の伝達機構と、内部ヒンジが構造挙動に与える影響を学びます。

    CIVIL NXを使用して、すべての部材を剛接合したモデルと、部材中央に内部ヒンジを設けたモデルを作成し、鉛直荷重と水平荷重に対する変形・部材力を比較します。さらに、理論計算との比較を通じて、解析結果の整合性を確認します。

    概要

    第6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、柱と梁などの部材が剛接合され、節点を通じて曲げモーメント・せん断力・軸力が相互に伝達されるフレーム構造について解説します。剛接合された節点では、構造物が変形した後も部材間の角度が保持され、柱と梁が一体となって鉛直荷重と水平荷重に抵抗します。

    チュートリアルでは、すべての部材を剛接合したモデル1と、梁および柱の中央に内部ヒンジを設けたモデル2をCIVIL NXで作成します。コンクリート材料を使用し、梁に鉛直等分布荷重、左右の柱頭に水平集中荷重を作用させて、変形形状と部材力を比較します。

    解析結果から、モデル2では内部ヒンジによって曲げモーメントが伝達されず、ヒンジ位置で曲げモーメントがゼロになるとともに相対回転が生じ、変形形状が大きく変化することを確認します。一方、剛接合されたモデル1では、柱と梁が連続して荷重を分担します。

    構造計算では、鉛直荷重時の対称性と水平荷重時の逆対称性を利用してモーメント分配法を適用し、CIVIL NXの解析結果との整合性を確認します。

    主なポイント

    フレーム構造では、剛接合された柱と梁の間で曲げモーメント・せん断力・軸力が伝達されることを理解する。

    CIVIL NXを使用して、剛接合モデルと内部ヒンジを設けたモデルを作成する方法を学ぶ。

    鉛直等分布荷重と水平集中荷重に対する、変形形状および部材力の違いを比較する。

    内部ヒンジでは曲げモーメントが伝達されず、ヒンジ位置で曲げモーメントがゼロとなり、相対回転が生じることを確認する。

    対称性・逆対称性と部材剛性を利用したモーメント分配法により、CIVIL NXの解析結果を理論的に確認する。

    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います。 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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