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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

研究課題

研究課題/領域番号 20656074
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 構造工学・地震工学・維持管理工学
研究機関京都大学

研究代表者

西藤 潤 (2010)  京都大学, 工学研究科, 准教授 (40456801)

田村 武 (2008-2009)  京都大学, 工学研究科, 教授 (30026330)

研究分担者 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)
西藤 潤  京都大学, 工学研究科, 助教 (40456801)
小林 俊一  京都大学, 工学研究科, 助教 (10243065)
研究期間 (年度) 2008 – 2010
研究課題ステータス 完了 (2010年度)
配分額 *注記
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2010年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2009年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2008年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
キーワード不安定構浩 / 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 / 不安定構造 / 探索方法 / モード / ポテンシャル / トラス / カテナリー / 仮想仕事の原理
研究概要

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。

報告書

(3件)
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 2008 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2010 2009 2008

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] 骨組構造物の不静定次数と不安定次数に関する考察2010

    • 著者名/発表者名
      田村武, 西藤潤, 森安俊介, 佐藤寛
    • 雑誌名

      土木学会論文集A

      巻: 66 ページ: 663-672

    • NAID

      130005404995

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 4本直列不安定トラス構造の対称つり合いモードについて2010

    • 著者名/発表者名
      小野耕平, 西林加織, 田村武, 西藤潤, 吉川仁
    • 雑誌名

      応用力学論文集

      巻: 13 ページ: 371-378

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 方向分離解法を用いたIDO法による拡散項の数値解析2010

    • 著者名/発表者名
      荒木啓喜, 西藤潤, 田村武
    • 雑誌名

      応用力学論文集

      巻: 13 ページ: 263-270

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 極限荷重を最大にするヒンジ最適位置の探索2009

    • 著者名/発表者名
      田村武, 佐藤寛, 西藤潤, 杉江裕実
    • 雑誌名

      応用力学論文集 12

      ページ: 289-298

    • NAID

      40016868738

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] はりばねモデルと個別要素法を用いたトンネル覆工安定性解析の基礎的研究2009

    • 著者名/発表者名
      西藤潤, 朝倉俊弘, 田村武
    • 雑誌名

      トンネル工学論文集 18

      ページ: 91-97

    • NAID

      130004387570

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 不安定トラス構造のっりあい形状の探索に関する基礎的研究2008

    • 著者名/発表者名
      田村武, 西林加織
    • 雑誌名

      応用力学論文集 11

      ページ: 361-368

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 時間域BIEMによるレーザ超音波計測データを用いた表面クラックの深さ決定解析2008

    • 著者名/発表者名
      吉川仁, 川田朋和, 西村直志
    • 雑誌名

      応用力学論文集 11

      ページ: 991-996

    • NAID

      130004091315

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 静的耐震計算法の適用範囲に関する理論的考察2010

    • 著者名/発表者名
      保田尚俊, 西藤潤, 塚田和彦, 朝倉俊弘
    • 学会等名
      第20回トンネル工学研究発表会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2010-11-25
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 個別要素法とはりばねモデルを用いたトンネル覆工の安定性評価2010

    • 著者名/発表者名
      長神新之介, 西藤潤, 田村武
    • 学会等名
      第59回理論応用力学講演会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2010-06-10
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 個別要素法を用いたボックスカルバートの埋戻し解析2009

    • 著者名/発表者名
      西藤潤, 長神新之介, 朝倉俊弘, 田村武
    • 学会等名
      第64回土木学会年次学術講演会
    • 発表場所
      福岡大学
    • 年月日
      2009-09-03
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 不安定トラスのつりあい状態の探索に関する一考察2009

    • 著者名/発表者名
      西林加織, 田村武
    • 学会等名
      第58回理論応用力学講演会
    • 発表場所
      日本学術会議
    • 年月日
      2009-06-10
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書

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公開日: 2008-04-01   更新日: 2016-04-21  

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