2010 Fiscal Year Annual Research Report
不安定構造のつりあい形状に関する探索方法の開発とその応用
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20656074
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
西藤 潤 京都大学, 工学研究科, 准教授 (40456801)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宇都宮 智昭 京都大学, 工学研究科, 准教授 (10211773)
吉川 仁 京都大学, 情報学研究科, 講師 (90359836)
田村 武 京都大学, 工学研究科, 教授 (30026330)
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| Keywords | 不安定構浩 / 不静定構造 / つりあい形状 / 解の多価性 / 外力仕事 / NATM / トンネル覆工 / 安定性評価 |
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| Research Abstract |
本年度は、1.不静定次数-不安定次数の計算法の確立、2.不安定構造の工学的応用に関する研究を行った。1.については変位と変形の関係式に現れる係数行列に対してランク計算を行い、不安定構造の位置づけを明らかにするとともにそのつり合い形状を効率よく探索する方法を確立する手法を提案した。これまで、不安定構造の特性を明らかにする方法は既に確立されていたが、本手法では複雑な方法を用いることなく線形代数の基礎的な知識だけで計算できるようになった。また、実際に4本不安定トラスを対象に、つりあい形状の探索を行い、その結果をノモグラムにまとめた。一連の成果は、土木分野に限らず、建築工学で議論されるテンセグリティ構造や宇宙航空工学で議論される3次元トラスの最適設計などにも応用可能である。2.はこれまで行った成果をトンネル工学に応用した。不安定構造といえば、一般的に危険な構造であるため、設計の時点で避けるべきものであり、土木工学の分野ではそれ自体が研究の対象となることは少なかった。しかし、近年よく用いられているNATM(New Austrian Tunneling Method)は吹き付けコンクリートを主たる支保材料としており、その構造は薄くて柔らかい。それでもトンネルが安定しているのは、周辺が地盤で囲まれているからである。トンネル構造自体は不安定に近いくらい変形しやすく、作用する土圧によってその形状を変え、その結果、トンネル机上が力学的に安定な状況を生み出している。この点に着目して、不安定構造の考えをトンネル覆工に応用し、安定性評価を試みた。
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