ラチスシェルの安定解析法のまとめと設計指針の提案

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01550446
• 研究機関: 大阪市立大学
• 研究代表者: 日置 興一郎 大阪市立大学, 工学部, 教授 (30046809)
• 研究分担者: 村上 益美 大阪市立大学, 工学部, 助手 (50117983) ; 坂 壽二 大阪市立大学, 工学部, 講師 (00047341)
• キーワード: ラチスシェル / ラチスド-ム / 円筒ラチスシェル / 弾性座屈 / 有効強度 / 剛節ラチスシェル

研究概要

ラチスシェルは、大スパン建築物、宇宙構造物等、構造物が巨大化と軽量化に向かう中で需要が増している。しかし、ラチスシェルは、形状支持条件、荷重分布形等の不整に対し、その座屈荷重が極めて敏感に低下し、既存の座屈公式には数倍の開きのあるものがあり、設計上安定解析が重要な問題になっている。ラチスシェルの安定問題には、連続体シェル理論で説明できる全体座屈や局部座屈と、シェルでは見られないトラス的な個材座屈や節点座屈とそれらの複合問題がある。これを、多くの因子を考慮しつつ総合的に把握し、簡明な形の実用解析法にまとめると同時に未解決の問題点を明らかにすることを本研究の目的とした。
まず、一様外圧を受ける円筒形ラチスシェルの単純化モデルとして、各辺が軸方向に弾性支持された正多角形フレ-ムの構面内弾性座屈を、剛部材弾性ヒンジの場合の座屈荷重を簡素な式で表した。その値は同じ有効曲げ剛性をもつ弾性部材フレ-ムの座屈荷重をも広い領域で精度よく近似し、残りの領域では個材座屈あるいはジグザクモ-ドで定まる有効強度で安全側に表せることを示した。さらにこの公式は、外圧を受ける円筒ラチスシェルの座屈荷重についても、フレ-ムの支持ばねの剛性をシェルの形状と剛性から適切に換算することで、近似的に表せることを示し、その座屈性状を簡明に示した。
次にラチスシェルの個材座屈で定まる有効圧縮強度に与える曲率の影響は、交角20°で2〜3%であることを示した。
一方、軸方向外圧を受ける円筒ラチスシェルの節点移動型の座屈性状を、個材が曲がらず弾性ヒンジ接合されたモデルで検討した。
ラチスド-ムについては、半谷裕彦、加藤史郎、山田大彦、各博士の協力を得て、「単層ラチスド-ムの安定解析-その現状と問題点-」として281ペ-ジの冊子にまとめ、日本建築学会から印刷公表した。

研究成果

• [文献書誌] 日置興一郎,奥田和弘: "各辺が材軸方向に弾性支持された正多角形フレ-ムの構面内弾性座屈に関する図表" 日本建築学会近畿支部研究報告集,構造系. 29. 225-228 (1989)
• [文献書誌] 日置興一郎,村上益美,大西宏治: "剛接合された正三角形網目を有する単層屋根型円筒ラチスシェルの弾性座屈の数値解析例" 日本建築学会近畿支部研究報告集,構造系. 29. 229-232 (1989)
• [文献書誌] 日置興一郎,奥田和弘: "円周方向に弾性支持された外圧を受ける円環の弾性座屈固有値方程式による円筒シェルの線形分岐荷重近似算定法" 日本建築学会近畿支部研究報告集,構造系. 29. 233-236 (1989)
• [文献書誌] 日置興一郎,奥田和弘: "各辺が材軸方向に弾性支持された正多角形フレ-ムの方向不変外圧による構面内弾性座屈" 日本建築学会構造系論文報告集. 400号. 131-140 (1989)
• [文献書誌] Murakami,M. and Heki,K.: "On the analysis of in-plane elastic bukling of latticed arches considering geometrical nonlinearity," Proceedings of IASS Congress,Madrid. 4. 279-298 (1989)
• [文献書誌] Saka,T.: "Approximate Analysis Method for Post-Buckling Behavior of Double-Layer Space Grids Constructed by a Bolted Jointing System" Proceedings of IASS Congress,Madrid. 4. 387-402 (1989)
• [文献書誌] 日置興一郎,奥田和弘: "円周方向に弾性支持された外圧を受ける円環と水圧を受ける直交異方性円筒シェルの弾性座屈荷重算定式の比較" 日本建築学会構造系論文報告集. 403号. 119-124 (1989)
• [文献書誌] 坂壽二: "四角錘からなる立体トラス平板の座屈挙動に及ぼす不安定な高次変形の影響に関する実験" 日本建築学会大会学術講演梗概集(九州)B 構造I. 1223-1224 (1989)
• [文献書誌] 大浦康二,日置興一郎: "剛部材と弾性部材を弾性ヒンジ接合した円筒ラチスシェルの軸圧縮力による座屈について" 日本建築学会大会学術講演梗概集(九州)B 構造I. 1255-1256 (1989)
• [文献書誌] 村上益美,日置興一郎,大西宏治: "正三角形網目を有する単層屋根型円筒ラチスシェルの弾性座屈の数値解析例" 日本建築学会大会学術講演梗概集(九州)B 構造I. 1259-1260 (1989)
• [文献書誌] 大西宏治,日置興一郎,村上益美: "正三角形網目を有する単層屋根型円筒ラチスシェルの弾性座屈の個材の曲げ座屈で定まる有効強度" 日本建築学会大会学術講演梗概集(九州)B 構造I. 1261-1262 (1989)
• [文献書誌] 日置興一郎,奥田和弘: "外圧を受ける単層円筒ラチスシェルの弾性座屈の簡単な構造モデルによる検討,その1 理論" 日本建築学会大会学術講演梗概集(九州)B 構造I. 1263-1264 (1989)
• [文献書誌] 奥田和弘,日置興一郎: "外圧を受ける単層円筒ラチスシェルの弾性座屈の簡単な構造モデルによる検討,その2例題" 日本建築学会大会学術講演梗概集(九州)B 構造I. 1265-1266 (1989)
• [文献書誌] 日置興一郎,半谷裕彦,加藤史朗,山田大彦: "単層ラチスド-ムの安定解析-その現状と問題点-" 日本建築学会 スペ-スフレ-ム小委員会, 281 (1989)