到達目標
1. 節点変位が生じない場合の不静定ラーメンを解くことができる。
2. 節点移動が生じる場合の不静定ラーメンを解くことができる。
3. エネルギー保存則に基づいて、仮想仕事の原理について理解できる。
4. 仮想仕事の原理に基づいて、静定はり、トラス、ラーメンなど静定構造物の変位を求めることができる。
5. エネルギー原理に基づいて、一次不静定構造物を解くことができる。
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 節点変位が生じない場合の不静定ラーメンを解くことができる。 | 授業で説明した構造物以外にもレポート課題における節点変位が生じない不静定ラーメンを解くことができる。 | 授業で説明した節点変位が生じない不静定ラーメンを解くことができる。 | 授業で説明した節点変位が生じない不静定ラーメンを解くことができない。 |
評価項目2 節点変位が生じる場合の不静定ラーメンを解くことができる。 | 授業で説明した構造物以外にもレポート課題における節点変位が生じる不静定ラーメンを解くことができる。 | 授業で説明した節点変位が生じる不静定ラーメンを解くことができる。 | 授業で説明した節点変位が生じる不静定ラーメンを解くことができない。 |
評価項目3 仮想仕事の原理を用いて静定構造物の変位を求めることができる。 | 授業で取扱った構造物以外の静定構造物に対して、仮想仕事の原理を用いてその変位を求めることができる | 授業で取扱った構造物に対して、仮想仕事の原理を用いて、その変位を求めることができる。 | 授業で取扱った構造物に対して、仮想仕事の原理を用いて、その変位を求めることができない。 |
評価項目4 カステリアーノの第2定理を用いて構造物の変位を求めることができる。 | 授業で取扱った構造物以外の静定構造物に対して、カステリアーノの第2定理を用いてその変位を求めることができる。 | 授業で取扱った構造物に対して、カステリアーノの第2定理を用いてその変位を求めることができる。 | 授業で取扱った構造物に対して、カステリアーノの第2定理を用いてその変位を求めることができない。 |
学科の到達目標項目との関係
本科到達目標 3-1
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本科到達目標 3-3
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教育方法等
概要:
前年度までの基礎的な力学の知識を基に、前半は、応力挙動及び一般的な建物である不静定ラーメンの解法に適した「たわみ角法」について学ぶ。後半は、はり,トラス,ラーメン等の線構造の変形を求める方法として、エネルギー保存の法則に基づいて「仮想仕事の原理」と「カスティリア-ノの第2定理」を主に学び、不静定構造物の解法まで確認する。
授業の進め方・方法:
静定はりの変位を基にたわみ角法の基本式の誘導を行い、実際の構造物の挙動や設計と関連付けながら不静定はり、ラーメンの解法について詳述する。後半は、仮想仕事の原理について詳述し、他のエネルギー原理を含めて線構造物の変形の解法と不静定構造物の解法へと繋げていく。課題演習を通して自力で問題を解く力を養う。
注意点:
構造物に働く力の作用を想い描けるように、実際の構造物の挙動や設計と関連付けながら学ぶことが大事である。講義の進行に応じて適宜演習問題を課すので必ず自力で解くことは勿論であるが、1つの問題に対して複数の解法を適用してみること、その結果に対する考察が大事である。構造解析の3条件である、力の釣合、変位の適合、構成法則を常に頭に置きながら学習していくこと。
3年までの各項目の理解と同時に実際に解く計算力が不十分であると、4年次の展開について行けない。迷ったら、3年次までの復習を行うこと。4年次では色々な解析手法を学ぶので、各手法においてその基本仮定、用語の定義などは正確に把握し、その原理については十分に理解しておくことが大事である。とくに後半のエネルギー原理は、相互に関連しているので、一連の流れとして捉える事。
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
たわみ角法の導入と節点方程式 |
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2週 |
節点移動なし、中間荷重なしの構造物の解析 |
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3週 |
節点移動なし、中間荷重なしの構造物の演習 |
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4週 |
節点移動なし、中間荷重ありの構造物の解析 |
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5週 |
節点移動なし、中間荷重ありの構造物の演習 |
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6週 |
節点移動あり、中間荷重ありの構造物の解析 |
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7週 |
節点移動あり、中間荷重ありの構造物の演習 |
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8週 |
中間試験 |
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2ndQ |
9週 |
前期中間試験の返却と解説 |
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10週 |
独立部材角、従属部材角、直角変位図 |
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11週 |
不規則ラーメンのたわみ角法 |
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12週 |
不規則ラーメンの解析 |
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13週 |
固定法の説明 |
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14週 |
固定法による解析 |
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15週 |
前期末試験 |
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16週 |
前期末試験の返却と解説 |
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後期 |
3rdQ |
1週 |
エネルギー保存の法則 |
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2週 |
仮想仕事(仮想変位・仮想力)の原理 |
到達目標3
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3週 |
仮想仕事の原理によるはりの変位解析・演習 |
到達目標4
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4週 |
仮想仕事の原理によるトラスの変位解析・演習 |
到達目標4
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5週 |
仮想仕事の原理によるラーメンの変位解析・演習 |
到達目標4
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6週 |
相反作用の定理・影響線 |
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7週 |
相反作用の定理・影響線 |
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8週 |
中間試験 |
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4thQ |
9週 |
中間試験の返却と解説 |
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10週 |
エネルギー原理について |
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11週 |
カスティリアーノの第2定理 |
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12週 |
最小仕事の原理、余力法 |
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13週 |
静定分解による不静定構造物の解法
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14週 |
静定分解による不静定構造物の解法・演習 |
到達目標5
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15週 |
学年末試験 |
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16週 |
学年末試験の返却と解説 |
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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。 | 2 | |
仮想仕事の原理を用いた静定の解法を説明できる。 | 2 | |
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。 | 2 | |
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。 | 2 | |
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。 | 2 | |
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。 | 2 | |
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。 | 2 | |
構造物の安定性、静定・不静定の物理的意味と判別式の誘導ができ、不静定次数を計算できる。 | 2 | |
重ね合わせの原理を用いた不静定構造物の構造解析法を説明できる。 | 2 | |
応力法による不静定構造物の解法を理解している。 | 2 | |
応力法を活用して、不静定構造物を解くことができる。 | 2 | |
変位法による不静定構造物の解法を理解している。 | 2 | 前1,前2,前3,前4,前10 |
変位法を活用して、不静定構造物を解くことができる。 | 2 | 前5,前6,前7,前11 |
評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | レポート | 合計 |
総合評価割合 | 85 | 0 | 0 | 0 | 0 | 15 | 100 |
前期 | 40 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 | 50 |
後期 | 45 | 0 | 0 | 0 | 0 | 5 | 50 |