構造工学シリーズ15  衝撃実験・解析の基礎と応用

目次

まえがき

第I編 衝撃実験法

第1章 土木・建築における衝撃実験
 1.1 概 説
 1.2 衝撃実験の意義
 1.3 衝撃実験の目的と区分
  1.3.1 載荷実験(静的・動的)
  1.3.2 衝撃実験
 1.4 衝撃実験の対象と方法
 1.5 衝撃実験に必要な計測機器・装置
 1.6 衝撃実験の計画と実施
  1.6.1 実験目的の確立
  1.6.2 実験条件の設定
  1.6.3 実験方法の決定
  1.6.4 実験装置の選択
第2章 衝撃実験装置
 2.1 実験装置の概要
  2.1.1 実験装置の種類・性能
  2.1.2 代表的な衝撃実験装置の概要
 2.2 計測機器の特徴および種類
  2.2.1 センサーの特性を表す用語
  2.2.2 変換方式の相違によるセンサー選択の目安
  2.2.3 記録器の特徴・種類・性能
 2.3 計測システムの構成
第3章 衝撃実験法
 3.1 衝撃実験の具体的方法
  3.1.1 実験準備
  3.1.2 計測準備
  3.1.3 実験の計測・記録
 3.2 衝撃実験における相似則
 3.3 計測波形の処理
  3.3.1 衝撃荷重の計測における諸問題
  3.3.2 波形処理方法の分類と特徴
 3.4 衝撃荷重の計測および波形の特性
  3.4.1 鉄筋コンクリートはりに対する低速衝突実験の概要
  3.4.2 時間領域における波形特性
  3.4.3 周波数領域における波形特性
 3.5 周波数領域法を応用した波形処理の方法
  3.5.1 波形処理に求められる要件
  3.5.2 波形処理の一方法
  3.5.3 波形処理例
  3.5.4 単純移動平均法による波形処理との比較
  3.5.5 波形処理の妥当性の検討
 3.6 まとめ
第4章 鉄筋コンクリートはりに関する共通実験の実施と結果
 4.1 概 説
 4.2 共通実験の目的と仕様
  4.2.1 共通実験実施にあたっての基本事項
  4.2.2 共通実験の仕様
  4.2.3 共通実験の実施
  4.2.4 各機関における計測項目および計測機器(性能・諸元)の比較
 4.3 共通実験の概要
  4.3.1 各機関における実験の概要
 4.4 共通実験結果の比較および考察
  4.4.1 重錘の衝突速度および先端形状の影響
  4.4.2 重錘の衝突速度および跳ね上がり防止治具の影響
 4.5 まとめ
第5章 境界条件が鉄筋コンクリートはりの衝撃挙動に及ぼす影響
 5.1 概 説
 5.2 実験の概要
  5.2.1 RCはりの形状寸法,配筋状況および材料特性
  5.2.2 RCはりの静的設計値
  5.2.3 実験ケース
 5.3 跳ね上がり防止治具設置の有無の影響
  5.3.1 実験方法および測定項目
  5.3.2 各応答波形への影響に関する検討
 5.4 静的用ロードセルを用いた衝撃力の測定
  5.4.1 静的用ロードセルの適用性
  5.4.2 静的用ロードセルの設置方法の影響
 5.5 ゴム緩衝材設置の影響
  5.5.1 実験方法
  5.5.2 重錘先端形状が曲率小の場合
  5.5.3 重錘先端形状が曲率大の場合
 5.6 重錘先端形状の影響
  5.6.1 実験方法
  5.6.2 ゴム緩衝材を設置しない場合
  5.6.3 硬質のゴム緩衝材を設置する場合

第II編 衝撃解析法

第1章 衝撃現象に対する初等解法
 1.1 衝撃引張現象
 1.2 衝撃圧縮現象
 1.3 横衝撃を受けるはりのたわみ
 1.4 力積と運動量の変化による簡易評価法
 1.5 質点系モデルによる衝撃応答
  1.5.1 質量mの物体が高さhから落下して床に衝突する場合
  1.5.2 三角形パルスに対する応答
  1.5.3 パルス荷重に対する変位応答の動的増幅率および動的荷重係数
 1.6 まとめ
第2章 衝撃応答解析のための基礎理論
 2.1 弾性波動
  2.1.1 衝撃応答解析のための基本方程式
  2.1.2 1次元(棒)の弾性波動
 2.2 構造要素(はり・平板)の衝撃挙動
  2.2.1 はりの衝撃挙動
  2.2.2 平板の衝撃挙動
第3章 数値解析法
 3.1 解析法の概要
  3.1.1 有限差分法
  3.1.2 有限要素法
  3.1.3 個別要素法
  3.1.4 境界要素法
  3.1.5 積分変換法
  3.1.6 数値積分法
  3.1.7 固有振動形解析法
 3.2 数値積分法
  3.2.1 微分の差分近似
  3.2.2 オイラー法
  3.2.3 線形加速度法
  3.2.4 ニューマークのβ法
  3.2.5 増分型の運動方程式の解法
  3.2.6 ウィルソンのθ法
  3.2.7 多自由度系の数値計算
  3.2.8 その他の計算法
  3.2.9 陽解法の安定条件
  3.2.10 計算法の比較・分類
第4章 衝撃解析に用いる材料の構成則
 4.1 概 説
 4.2 構造材料の構成則に関する基礎理論
  4.2.1 基本的な用語
  4.2.2 線形弾性体の構成式
  4.2.3 材料の塑性に関する基本理論
 4.3 衝撃応答解析に用いる構造材料の構成則
  4.3.1 鋼材の構成則
  4.3.2 コンクリートの構成則
第5章 鉄筋コンクリートはりの荷重入力問題に関する共通解析
 5.1 概 説
 5.2 荷重入力による鉄筋コンクリートはりの弾性衝撃応答解析
  5.2.1 概 要
  5.2.2 解析概要
  5.2.3 解析手法の概要
  5.2.4 解析結果の比較
  5.2.5 まとめ
 5.3 荷重入力による鉄筋コンクリートはりの弾塑性衝撃応答解析
  5.3.1 概 要
  5.3.2 解析概要
  5.3.3 解析手法の概要
  5.3.4 解析結果の比較
  5.3.5 まとめ
第6章 解析条件が鉄筋コンクリートはりの衝撃応答性状に及ぼす影響
 6.1 概 説
 6.2 重錘先端形状・入力速度の影響
  6.2.1 解析概要
  6.2.2 重錘衝撃力波形に関する検討結果
  6.2.3 支点反力波形に関する検討結果
  6.2.4 変位波形に関する検討結果
 6.3 各解析パラメータによる精度検討
  6.3.1 解析概要
  6.3.2 要素分割および鉄筋のモデル化に関する検討
  6.3.3 支点部境界条件のモデル化に関する検討
  6.3.4 粘性減衰定数に関する精度検討
  6.3.5 鉄筋の塑性硬化係数に関する精度検討
  6.3.6 コンクリート材料の降伏条件式の影響
第7章 鉄筋コンクリートはりの衝撃挙動に関するラウンドロビンアナリシス
 7.1 概 説
 7.2 矩形RCはりに関するラウンドロビンアナリシス
  7.2.1 矩形RCはりに関するラウンドロビン・プレアナリシスの実施要領
  7.2.2 衝撃荷重載荷実験の実施
  7.2.3 実験結果
  7.2.4 各研究グループ・研究者が適用した解析手法の概要
  7.2.5 実験結果とプレアナリシス結果の比較
  7.2.6 ポストアナリシス
  7.2.7 まとめ
 7.3 T形RCはりに関するラウンドロビンアナリシス
  7.3.1 概 説
  7.3.2 ラウンドロビン・プレアナリシスの実施要領
  7.3.3 衝撃載荷実験の実施
  7.3.4 実験結果
  7.3.5 各機関が適用した解析手法の概要
  7.3.6 実験結果とプレアナリシス結果の比較
  7.3.7 ポストアナリシス
  7.3.8 まとめ

第III編 衝撃問題に関する検討事例集

第1章 事例紹介にあたって
 1.1 まえがき
 1.2 衝撃実験法と衝撃解析法の現状について
 1.3 紹介事例の概要
第2章 衝撃実験の事例
 2.1 落石覆工用PRC桁の耐衝撃性向上に関する実験的研究
  2.1.1 概 説
  2.1.2 試験体
  2.1.3 衝撃荷重載荷実験
  2.1.4 まとめ
 2.2 鋼・コンクリート合成落石覆工の重錘落下衝撃実証実験
  2.2.1 概 説
  2.2.2 実験の概要
  2.2.3 屏風岩覆道の設計落石荷重
  2.2.4 実験方法およびケース
  2.2.5 測定項目
  2.2.6 実験結果および考察
  2.2.7 設計応力度との比較検討
  2.2.8 まとめ
 2.3 落石防護擁壁用二層緩衝構造の緩衝特性に関する実験的・解析的検討
  2.3.1 概 説
  2.3.2 実験方法
  2.3.3 数値解析モデル
  2.3.4 実験結果
  2.3.5 数値解析結果
  2.3.6 まとめ
 2.4 エネルギー吸収型小規模落石防護柵の性能確認実験
  2.4.1 実験目的
  2.4.2 防護柵の概要
  2.4.3 実験概要
  2.4.4 実験結果の概要
  2.4.5 まとめ
 2.5 落石防護補強土壁の室内模型実験
  2.5.1 実験目的
  2.5.2 落石防護補強土壁の概要
  2.5.3 実験設備
  2.5.4 実験概要
  2.5.5 実験結果
  2.5.6 まとめ
第3章 衝撃応答解析の事例
 3.1 浮き上がり許容制震構造「ステッピング制震構造」
  3.1.1 概 説
  3.1.2 ステッピング制震構造の概念
  3.1.3 衝撃実験の概要
  3.1.4 実験結果
  3.1.5 数値解析結果と実験結果の比較
  3.1.6 まとめ
 3.2 シールド発進にともなう仮壁撤去工事への動的破砕工法の適用
  3.2.1 動的破砕工法を適用する場合の作業手順
  3.2.2 安全性の検討フロー
  3.2.3 衝撃応答解析による安全性の検討
  3.2.4 仮壁の衝撃応答解析
  3.2.5 衝撃応答解析の評価
  3.2.6 試験発破の概要
  3.2.7 計測結果と応答解析結果の比較
 3.3 積雪落下による衝撃力
  3.3.1 落雪に関する単純ばりの応答
  3.3.2 補足説明
第4章 耐衝撃設計に関する検討事例
 4.1 質点系問題における衝撃応答の簡易評価法
  4.1.1 概 要
  4.1.2 衝撃荷重に対する構造物の弾性応答
  4.1.3 衝撃荷重に対する構造物の弾塑性応答
  4.1.4 衝撃荷重に対する応答特性のまとめ
  4.1.5 例題計算
 4.2 結合手法による覆工への伝達エネルギーと衝撃力評価法
  4.2.1 概 要
  4.2.2 結合解析の利点
  4.2.3 結合解析の方法
  4.2.4 弾性範囲における数値解析結果と実験結果との比較検討
  4.2.5 衝撃力特性の評価と合理的設計法へのアプローチ
 4.3 鉄筋コンクリートはりの耐衝撃設計用静的耐力の算定式
  4.3.1 概 説
  4.3.2 実験概要
  4.3.3 実験結果および考察
  4.3.4 耐衝撃設計用静的曲げ耐力評価式の定式化
第5章 事例紹介のおわりに