Structural Mechanics

Course Information

College Tokuyama College Year 2024
Course Title Structural Mechanics
Course Code 0044 Course Category Specialized / Compulsory
Class Format Lecture Credits School Credit: 2
Department Department of Civil Engineering and Architecture Student Grade 3rd
Term Year-round Classes per Week 2
Textbook and/or Teaching Materials 【教科書】崎元 達郎 著:構造力学[上](静定編)第2版、森北出版株式会社、2,400円 【推奨参考書】 ①山本宏/押谷政信/西田秀行 著:応用力学の基礎(第2版)、技報堂出版株式会社、3,360円 ②赤木知之・色部誠:構造力学問題集(第2版)、森北出版株式会社、1,500円
Instructor Kaita Tatsumasa

Course Objectives

複合分野の基礎となる基本的素養(構造力学分野)を身に付けるため、以下①~④を到達目標とする。
① 単純な平面形状からなる断面の幾何学的諸量(図心位置・断面1次モーメント・断面2次モーメント)を計算できる。
② はり部材に生じる垂直応力度(軸応力・曲げ応力)およびせん断応力度を計算できる。
③ 平面応力状態におけるはりの主応力や主せん断応力を計算できる。
④ 平面応力状態におけるモールの応力円を描き、実際の応力状態と関連付けて考えることができる。
⑤ 静定ばりの影響線を描き、任意の荷重状態における反力および断面力を計算できる。
⑥ 静定トラスの影響線を描き、任意の荷重状態における部材力を計算できる。
⑦ たわみの微分方程式および弾性荷重法を用いて静定ばりのたわみやたわみ角を計算できる。
⑧ 余力法を用いて簡単な不静定ばりの断面力図を描くことができる。

Rubric

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到達目標①について十分理解し、正しく計算できる。到達目標①について概ね理解し、計算できる。到達目標①について理解できず、計算もできない。
評価項目②到達目標②について十分理解し、正しく計算できる。到達目標②について概ね理解し、計算できる。到達目標②について理解できず、計算もできない。
評価項目③到達目標③について十分理解し、正しく計算できる。到達目標③について概ね理解し、計算できる。到達目標③について理解できず、計算もできない。
評価項目④到達目標④について十分理解し、正しく計算できる。到達目標④について概ね理解し、計算できる。到達目標④について理解できず、計算もできない。
評価項目⑤到達目標⑤について十分理解し、正しく計算できる。到達目標⑤について概ね理解し、計算できる。到達目標⑤について理解できず、計算もできない。
評価項目⑥到達目標⑥について十分理解し、正しく計算できる。到達目標⑥について概ね理解し、計算できる。到達目標⑥について理解できず、計算もできない。
評価項目⑦到達目標⑦について十分理解し、正しく計算できる。到達目標⑦について概ね理解し、計算できる。到達目標⑦について理解できず、計算もできない。

Assigned Department Objectives

到達目標 A 1 See Hide

Teaching Method

Outline:
構造物に生じる力と変形を理解し、構造物を安全かつ経済的にデザインするための力学基礎を学ぶ。構造力学は、第2学年から第4学年に進むにつれてより高度で複雑な問題に取り組むことになる。本授業の前半では、構造部材の断面形状に応じた断面諸量(断面1次モーメント、断面2次モーメント)および部材内部に生じるの応力とひずみ(主応力含む)の計算法を学習する。授業の後半では、
構造物に作用する外力の種類やつり合い計算、反力を学習し、構造力学で最も基本的な静定ばり(単純ばり、片持ちばり、張り出しばり、ゲルバーばり)の断面力図を描くことを目標とする。授業の後半では、はりおよびトラス構造の影響線を描き、影響線を用いて複数の外力が作用する構造部材の反力や断面力、部材力を計算する。さらに、簡単な静定ばりについて微分方程式と弾性荷重法によるたわみやたわみ角の計算を学習し、余力法による1~2次不静定ばりの反力計算と断面力図を描く。
Style:
1回の授業は、講義・演習(学習シートまたはレポートに記載)またはその両方から構成し、部分的に解説を織り交ぜる。時間内に終わらなかった問題は家庭学習とし、次回の授業までに解いてくること。構造力学は、1か所つまづくとそれ以降の内容についていけなくなるため、分からなかった項目については教科書や学習シート等を用いた自学自習による復習を必ず行い、教員に質問すること。
Notice:
レポートには、全員必ず提出するもの「必須レポート」の他に、自学自習を促進する目的で「任意レポート」(定期試験で自覚した苦手な単元の振り返りなど)がある。任意レポートの提出は自由であるため未提出による成績評価上の不利益は一切無いが、自身の弱点を克服するために自己学習した証として提出することにより、最終成績に若干(5%以下)考慮する場合がある。

成績評価:試験成績80%(中間試験40%、期末試験40%)、必須レポート20%(確認小テスト含む)を原則とする
合格基準:60点以上を合格とする。
再試験:実施する。

Characteristics of Class / Division in Learning

Active Learning
Aided by ICT
Applicable to Remote Class
Instructor Professionally Experienced

Course Plan

Theme Goals
1st Semester
1st Quarter
1st ガイダンスと2年生で学んだことの振り返り 3年生で学ぶ構造力学の内容を理解できる。
2年生で学んだ内容と苦手だった単元の確認ができる。
2nd 習熟度確認小テスト 2年生で学んだ以下の内容を確認するための小テストを実施する。
(単位換算/はりの断面力図/間接荷重/静定ラーメン/静定トラスの部材力/応力・ひずみの基礎)
3rd 習熟度確認小テストの解答・解説と振り返り
断面形状の幾何学的性質(1)
2年生で学んだ内容および自身が苦手な単元の振り返りと復習ができる。
断面1次モーメントを理解し、任意の平面図形(断面形状)の図心位置を正しく計算できる。
4th 断面形状の幾何学的性質(2) 断面2次モーメントを理解し、与えられた平面図形(断面形状)における任意の軸まわりの断面2次モーメントを正しく計算できる。
5th 断面形状の幾何学的性質(3) 断面2次モーメントを理解し、与えられた平面図形(断面形状)における任意の軸まわりの断面2次モーメントを正しく計算できる。
6th はりに生じる曲げ応力とせん断応力(1) はりに生じる曲げ応力とせん断応力を理解し、断面に作用する応力分布を正しく描くことができる。
7th はりに生じる曲げ応力とせん断応力(2) はりに生じる曲げ応力とせん断応力を理解し、断面に作用する応力分布を正しく描くことができる。
8th 前期中間試験 1~7週で学んだ内容を確認するための筆記試験を実施する。
2nd Quarter
9th 答案返却と解説
【任意レポート】答案直しと苦手な単元の振り返り
前期中間試験の内容を理解できる。
10th 主応力と主せん断応力(1) 平面応力状態および主応力を理解し、はり内部の自由物体のつり合い条件から主応力および主せん断応力の基礎式を誘導できる。
11th 主応力と主せん断応力(2) 任意の垂直応力(軸応力・曲げ応力)およびせん断応力が作用した状態における主応力と主せん断応力を計算できる。
12th 主応力と主せん断応力(3) 任意の垂直応力(軸応力・曲げ応力)およびせん断応力が作用した状態における主応力と主せん断応力を計算できる。
13th モールの応力円による平面応力状態の図解法 平面応力状態におけるモールの応力円を正しく描き、実際の応力状態と応力円の幾何学的特徴の対応関係を理解できる。
14th 【演習】応力・ひずみに関する様々な問題 これまでに学んだ応力・ひずみに関する知識を応用し、様々な問題にチャレンジできる。
15th 前期末試験 9~14週で学んだ内容を確認するための筆記試験を実施する。
16th 答案返却と解説
【任意レポート】答案直しと苦手な単元の振り返り
前期末試験の内容を理解できる。
2nd Semester
3rd Quarter
1st 静定ばりの影響線(1)(単純ばり) 単位荷重と影響線の意味を理解し、単純ばりにおける反力および断面力の影響線を正しく描くことができる。影響線を用いて反力や断面力を計算できる。
2nd 静定ばりの影響線(2)(片持ちばり、張り出しばり) 片持ちばり、張り出しばりにおける反力および断面力の影響線を正しく描くことができる。影響線を用いて反力や断面力を計算できる。
3rd 静定ばりの影響線(3)(ゲルバーばり) ゲルバーばりにおける反力および断面力の影響線を正しく描くことができる。影響線を用いて反力や断面力を計算できる。
4th 間接荷重ばりの影響線 間接荷重ばりにおける断面力の影響線を正しく描くことができる。影響線を用いて反力や断面力を計算できる。
5th トラス部材の影響線(1) 静定ばりの反力の影響線およびつり合い条件を活用し、任意のトラス部材における部材力(軸力)の影響線を正しく描くことができる。影響線を用いてトラスの部材力を計算できる。
6th トラス部材の影響線(2) 静定ばりの反力の影響線およびつり合い条件を活用し、任意のトラス部材における部材力(軸力)の影響線を正しく描くことができる。影響線を用いてトラスの部材力を計算できる。
7th 【演習】影響線に関する様々な問題 これまでに学んだ影響線に関する知識を応用し、様々な問題にチャレンジできる。
8th 後期中間試験
【任意レポート】答案直しと苦手な単元の振り返り
1~7週で学んだ内容を確認するための筆記試験を実施する。
4th Quarter
9th はりのたわみとたわみ角(1)~たわみの微分方程式~ はりのたわみとたわみ角について理解できる。
たわみ曲線の微分方程式を解いて、簡単な静定ばりのたわみやたわみ角を計算できる。
10th はりのたわみとたわみ角(2)~たわみの微分方程式~ たわみ曲線の微分方程式を解いて、様々な静定ばりのたわみやたわみ角を計算できる。
11th はりのたわみとたわみ角(3)~弾性荷重法~ モールの定理および共役ばりについて理解し、簡単な静定ばりのたわみやたわみ角を計算できる。
12th はりのたわみとたわみ角(4)~弾性荷重法~ 弾性荷重法を用いて、様々な静定ばりのたわみやたわみ角を計算できる。
13th 簡単な不静定ばり(1)~余力法~ 静定基本形および重ね合わせの原理について理解し、はりの変形状態、境界条件、適合条件を考えて簡単な不静定ばりの反力を計算できる。
14th 簡単な不静定ばり(2)~余力法~ 簡単な不静定ばりの断面力図を正しく描くことができる。
15th 後期期末試験 9~14週で学んだ内容を確認するための筆記試験を実施する。
16th 答案返却と解説
【任意レポート】答案直しと苦手な単元の振り返り
後期末試験の内容を理解できる。

Evaluation Method and Weight (%)

定期試験レポート・小テストその他(任意レポート無しの場合)Total
Subtotal80200100
基礎的能力200020
専門的能力6020080