到達目標
主要な公式についてその根拠を理解すること、基本的な公式は暗記すること、公式を適用して数値計算ができること、数値計算の結果を図示できること、得られた結果について正しいかどうか判断できること、実際の構造物の設計にどのように応用できるか理解できることが到達目標である。演習の理解度と定期試験の結果で到達度を計ってもらいたい。具体的には次に示すとおりである。 1.不静定構造物の解析法が理解できる。
2.ひずみエネルギーによる解析法が理解できる。
3.仮想仕事の原理を用いて各種構造物の変形を求めることができる。
4.カステリアーノの定理により不静定構造物が解法できる。
ルーブリック
| 理想的な到達レベルの目安 | 標準的な到達レベルの目安 | 未到達レベルの目安 |
| 評価項目1 | 単位荷重の定理によるはりの変位の解析 | はりに対する単位荷重の定理を導いて、はりに生ずる任意点のたわみの求める。 | はりに対する単位荷重の定理を導いて、はりに生ずる任意点のたわみを求めることができない。 |
| 評価項目2 | ポテンシャルエネルギー最小の原理とカスティリアーノの定理 | 極小の原理とカスティリアーノの定理からはりに生ずるたわみ、たわみ角を求める。 | 極小の原理とカスティリアーノの定理からはりに生ずるたわみ、たわみ角を求めることができない。 |
| 評価項目3 | 不静定ラーメン構造に対する補仮想仕事の原理、単位荷重の定理を用いて変位を解くことができる。 | 静定ラーメン構造に対する補仮想仕事の原理、単位荷重の定理を用いて変位を解くことができる。 | 静定ラーメン構造に対する補仮想仕事の原理、単位荷重の定理を用いて変位を解くことができる。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
構造力学は構造物を設計する時の基礎となるとともに、鋼構造学、コンクリート構造学など他の力学系専門科目の基礎となる重要な科目である。構造力学Ⅲの中心テーマは、不静定ばりの影響線、仕事の定理と総称される単位荷重法やカステリアーノの定理などである。実際の構造物は不静定が多いのでしっかりと理解する必要がある。そのため授業では多くの演習問題を解き、実際的な計算によって理解を深める。
授業の進め方・方法:
相反作用の定理に基づく不静定ばりの影響線の求め方から始め、仕事の定理として総称される単位荷重法、カステリアーノの定理などを学び、静定のはりやトラスの変形、不静定ばりや不静定トラスの反力や断面力の計算法を学ぶ。専門用語については英語表記も示すので覚えるようにして欲しい。
注意点:
「わかる」ことと「できる」ことは異なる。「わかった」と思った問題も解いてみると「できない」ことが多い。「できる」ようになるために実際に例題を多く解くことが必要不可欠である。演習には積極的に取り組んでもらいたい。ひとつの問題の計算過程が長くなるので、しっかり自学自習の時間を活用してもらいたい。
授業計画
|
|
週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
不静定構造概論：建設構造の解析モデルと不静定構造解析法・構造力学と構造設計 |
ひずみエネルギ、単位荷重法、カスティアーノの定理との等価を理解する。
|
| 2週 |
ひずみエネルギー |
ひずみエネルギとエネルギの保存則を理解する。バネ、軸力、曲げモーメントのひずみエネルギー
|
| 3週 |
ひずみエネルギー |
バネ、軸力、曲げモーメントのひずみエネルギーを求める。
|
| 4週 |
はりに対する仮想仕事の原理 |
力のつり合い式、断面力－変形関係、変形－変位関係）から仮想仕事の原理を理解する。
|
| 5週 |
はりに対する補仮想仕事の原理 |
はりに対する単位荷重の定理を導いて、はりに生ずる任意点のたわみの求める。
|
| 6週 |
単位荷重の定理によるはりの変位の解析 |
単位荷重の定理を用いて、はりに生ずる任意点のたわみ、たわみ角を求める。
|
| 7週 |
単位荷重の定理によるはりの変位の解析 |
単位荷重の定理を用いて、はりに生ずる任意点のたわみ、たわみ角を求める。
|
| 8週 |
カスティアーノの第1定理・第2定理 |
単位荷重の定理を用いて、はりに生ずる任意点のたわみ、たわみ角を求める。
|
| 2ndQ |
| 9週 |
カスティアーノの第1定理・第2定理 |
単位荷重の定理を用いて、はりに生ずる任意点のたわみ、たわみ角を求める。
|
| 10週 |
ポテンシャルエネルギー最小の原理とカスティリアーノの定理 |
最小の原理とカスティリアーノの定理からはりに生ずるたわみ、たわみ角を求める。
|
| 11週 |
ラーメン構造、および単位荷重の定理によるラーメンの変位の解析 |
ラーメン（剛結骨組構造）の特徴、それに対する補仮想仕事の原理、単位荷重の定理を用いて解析
|
| 12週 |
ラーメン構造、および単位荷重の定理によるラーメンの変位の解析 |
ラーメン（剛結骨組構造）の特徴、それに対する補仮想仕事の原理、単位荷重の定理を用いて解析
|
| 13週 |
不静定ラーメンの解析 |
不静定ラーメンの曲げモーメント図を不静定力法により求める。
|
| 14週 |
単位荷重の定理によるトラスの変位の解析 |
単位荷重の定理を用いて，骨組構造物（トラス）の任意節点での変位の求める。
|
| 15週 |
単位荷重の定理によるトラスの変位の解析 |
単位荷重の定理を用いて，骨組構造物（トラス）の任意節点での変位の求める。
|
| 16週 |
到達度試験及びその解説 |
講義内容に関する試験を実施する
|
モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標
| 分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 建設系分野 | 構造 | 構造力学における仕事やひずみエネルギーの概念を理解している。 | 5 | |
| 仮想仕事の原理を用いた静定の解法を説明できる。 | 5 | |
| 仮想仕事の原理を活用して、静定・不静定構造物を解くことができる。 | 5 | |
| カスティリアノの定理を用いた静定・不静定構造物の解法を理解している。 | 5 | |
| カスティリアノの定理を活用して、静定・不静定構造物を解くことができる。 | 5 | |
| 最小仕事の原理を用いた不静定構造物の解法を理解している。 | 5 | |
| 最小仕事の原理を活用して、不静定構造物を解くことができる。 | 5 | |
評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
| 基礎的能力 | 50 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 | 60 |
| 専門的能力 | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 | 5 | 25 |
| 分野横断的能力 | 10 | 0 | 0 | 0 | 0 | 5 | 15 |