有限剛体モデルを用いた薄肉骨組構造の極限強度算定法の開発

1988 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 62550329
• 研究機関: 山梨大学
• 研究代表者: 深沢 泰晴 山梨大学, 工学部, 教授 (90020354)
• 研究分担者: 岡村 美好 山梨大学, 工学部, 助手 (50162889) ; 杉山 俊幸 山梨大学, 工学部, 助教授 (50143954)
• キーワード: 極限解析 / 薄肉はり / 剛体一ばねモデル / 離散系モデル / 有限変位解析

研究概要

構造物を合理的に設計するには、その構造物の極限状態を的確に把握することが必要不可欠な条件の一つであるが、鋼骨組構造に関する限り、その極限状態に対する汎用性のある解析方法はまだ確立されていないのが現状である。本研究では、鋼骨組構造の極限強度の評価法の開発の一環として、川井によって構造物の極限解析用として開発された剛体一ばね系モデルのコンセプトを拡張して、薄肉断面材の3次元的不安定挙動を含む薄肉骨組構造の極限状態の簡易解析法の開発を目指して遂行されてきた。本研究において提案したモデルは、有限個の薄肉剛体要素と、断面上に一様に分布し相隣る剛体要素間を連結する垂直ばねとせん断ばねからなるばね系要素とによって構成されるものである。
剛体一ばね系モデルの薄肉材への適用においては、曲げねじれによる断面の反り現象の取扱いがあい路となっていたが、前年度の研究においては、対応する薄肉材の変位場の差分表示を用いることによって、モデルの有限変位場を近似的に導出し、仮想仕事式により増分形式の線形化剛性方程式を導くなど、主として基礎理論の構築とその検証を努めた。
本年度の研究においては、曲げとねじりを受ける薄肉材の弾-塑性解析による崩壊状態の追跡、曲げを受ける薄肉はりの弾性-塑性横倒れ座屈解析、有限変位解析による座屈後挙動のような大変位問題の解析等に重点をおき、本モデルの極限解析用としての特性を検討した。
その結果、座屈問題を含む弾一塑性解析例から、とくに本解析モデルの本来の狙いとしている低自由度の解析による極限耐力の概算値の簡易算定法としての有用性を明らかにすることができた。ここに提案した薄肉剛体一ばね系モデルが、鋼構造部や鋼骨組構造のねじりをともなう簡易解析3次元的な終局状態の簡易解析モデルとして、今後鋼構造設計の分野で活用されるものと考えられる。