『ゼロから学ぶ土木の基本 構造力学』
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学生のうちに必要な『構造力学』の基礎を徹底解説!
豊富な図やイラストを用いて土木工学をわかりやすく解説する『ゼロから学ぶ土木の基本』シリーズの一冊で、土木の各分野についてゼロから学ぶ入門書。
本書では、難しい数式が多く、わかりにくいと思われがちな「構造力学」について、「力」が見える(イメージできる)図を随所に掲載しています。この図を通して、「力」をイメージし、「構造力学」を理解することができます。また本書では、「例題」も掲載しているので、この「例題」を解き、「解答」の丁寧な解説を通して、構造力学の基礎知識を無理なく確実に学習できます。
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その図をそのまま流用したみたい
目次
シリーズ監修のことば
序文
目次
構造力学の基礎
構造力学が扱う問題
構造力学の役割
構造物に作用する荷重とモデル化
物体が静止する条件
力とは
力の釣合い~物体が移動しない条件~
力のモーメントの釣合い~物体が回転しない条件~
物体が静止する条件
コラム：物体が静止する条件である「力と力のモーメントの釣合い」は体感できる？
棒の引張と圧縮
垂直応力と軸力/変位と垂直ひずみ
垂直応力
軸力の定義
変位と垂直ひずみ
テイラー展開による式変形
フックの法則
フックの法則
弾性係数
一様な棒の両端に引張力が作用する問題の計算例
断面が途中で変化する問題の計算例
分布荷重と軸力の関係
軸力の境界条件
棒に分布荷重が作用する問題の計算例
コラム：簡単にグラフを描く方法はないの？
不静定の棒の問題
棒の両端が固定されている問題
温度変化によって発生する軸力
温度変化によって発生する軸力と応力
熱膨張によって発生する軸力の問題の計算例
コラム：テイラー展開って何？
応力とひずみ
2次元における応力
応力という概念を考える理由
任意の断面に発生する垂直応力とせん断応力
ある微小要素に発生する応力
コラム：応力の添え字の意味は？
コラム：せん断って何？
モールの応力円
任意の断面に発生する応力の推定
モールの応力円
主応力/最大せん断応力
モールの応力円でみる主応力と最大せん断応力
コラム：微小要素の取り方を回転させていったとき、微小要素のどちらの面に最大主応力$ \sigma_1が発生するか見分ける方法は？
コラム：どうして主応力方向を調べるの？
主応力方向の求め方の計算例
2次元におけるひずみ
垂直応力を生ずるひずみ
ポアソン比
せん断応力を生ずるひずみ
コラム：1次元における応力とひずみの関係と、2次元における応力とひずみの関係は、全く別物？
梁に発生する断面力
梁のモデル化
梁のモデル化
支点の種類と境界条件
その他の梁の種類
梁の問題における座標系の取り方
支点反力の計算例
単純梁の左側に等分布荷重が作用している問題
コラム：分布荷重による力のモーメントの計算式がわかりません
平面的に広がりをもつ構造物に集中荷重が作用する問題
片持ち梁に集中荷重とモーメント荷重が作用する問題
曲げモーメント/せん断力
梁の断面に発生する応力と断面力の関係
せん断力と曲げモーメントの関係
せん断力と曲げモーメントの境界条件
単純梁に発生する断面力の解法
単純梁に集中荷重が作用する問題
座標系の取り方
コラム：断面力を簡単に描く方法はないの？
コラム：グラフを描くときのポイントは？
さまざまな荷重による単純梁の断面力
単純梁に分布荷重が作用する問題の計算例
コラム：分布荷重による力のモーメントの簡単な計算方法はありますか？
単純梁にモーメント荷重、斜めの集中荷重が作用する問題の計算例
単純梁に間接荷重が作用する問題
片持ち梁の計算例
張出し梁の計算例
ゲルバー梁の計算例
コラム：支点の位置では必ず曲げモーメントは$ M=0になる？
梁に発生する曲げ応力
断面1次モーメント/断面2次モーメント
断面1次モーメントの定義
図心の求め方
断面2次モーメント
コラム：断面1次モーメントと断面2次モーメントの断面って、どこの断面？
断面1次モーメント、断面2次モーメントの計算例
梁の曲げ変形で発生する応力
梁の曲げ変形
梁断面の曲げモーメントによる垂直応力（曲げ応力）
断面係数
梁断面のせん断力によるせん断応力
曲げ変形における主応力の状態
主応力方向の計算手順
梁の主応力状態の計算例
コラム：梁の平面が保持されないと、どうなるの？
梁に発生するたわみ
梁のたわみの微分方程式/境界条件
梁のたわみ、たわみ角
梁の微分方程式と境界条件
梁のたわみの微分方程式の導出
積分法による梁のたわみの算定
様々な梁のたわみの計算例
単純梁に分布荷重が作用する問題
片持ち梁の中央に集中荷重が作用する問題
単純梁の途中で曲げ剛性が変化する問題
コラム：曲げモーメント図から構造物の変形した状態を予想できる？
不静定梁の解析
不静定梁の解析
梁のたわみと断面2次モーメント
梁のたわみと曲げ剛性の関係
コラム：断面2次モーメントの効果をもっと身近に体験できないの？
トラスとラーメンに発生する断面力
トラスとは
ラーメンとは
構造物の安定性
トラスに発生する軸力
節点法
断面法
トラスにおける軸力の計算例
トラスに集中荷重が作用する問題
トラスに集中荷重が作用する問題
コラム：節点法と断面法は、どのような場合に使い分けるの？
ラーメンに発生する断面力
ラーメンに発生する断面力の算定法
ラーメンの断面力
曲がった梁の断面力
コラム：ラーメンの接合部では、曲げモーメントは連続するの？
エネルギー保存を用いた解析方法
力がする仕事、力のモーメントがする仕事
外力が仮想変位に対してなす仕事
断面力が仮想変位に対してなす仕事（軸力の問題）
断面力が仮想変位に対してなす仕事（曲げの問題）
仮想仕事の原理
仮想仕事の原理による支点反力・断面力の計算
単位荷重法による変位の計算
憶えておくと便利な積分公式
単位荷重法による梁のたわみの計算例
コラム：普通に積分する方法だと、単位荷重法の計算はどうなるの？
単位荷重法によるトラスに発生する変位の計算例
単位荷重法による静定ラーメンに発生する変位の計算例
カステリアリーノの定理
部材に蓄えられるひずみエネルギー
カステリアリーノの定理
カステリアリーノの第1定理
カステリアリーノの定理を用いた支点反力の計算例
コラム：ラーメンの変位を計算するとき、軸力を計算に含めないのはなぜ？
不静定構造の解析
不静定構造とは
不静定次数の数え方
応力法による不静定構造の解析
応力法を用いた1次不静定構造の計算例
不静定梁の例
コラム：例題9.1で、曲げモーメントを解放して、代わりにモーメント荷重を作用させると、なぜ相対たわみ角(折れ角)を求めることができるのか？
ラーメン構造の例
不静定トラスの例
不静定次数が2次以上の構造の計算例
支点沈下/温度変化の影響
温度変化によって発生する断面力
コラム：不静定構造は静定構造と比べて頑丈になるというけど、例えばどうなるの？
梁の影響線
影響線とは
影響線の使い方
単純梁の影響線
相反定理とは
変位の影響線
支点反力の影響線を簡単に求める方法
断面力の影響線を簡単に求める方法
ゲルバー梁の影響線の例
影響線の計算例
片持ち梁
静定梁の例
コラム：力の影響線をイメージする方法は？
短柱/長柱
短柱と長柱の違い
短柱を偏心した荷重で圧縮する場合
長柱の座屈
両端がピンで支持された軸力部材の座屈荷重
片端が固定端で、他端が自由端の場合の座屈荷重
さまざまな境界条件における座屈荷重
棒部材が破壊する応力、細長比
コラム：一般解が満足すべき条件がたくさんある場合は、どうすればいいの？
索引