書き込み式 はじめての構造力学

書き込み式 はじめての構造力学

初学者向けに厳選した基本項目を詳しく解説した構造力学の教科書。読者が主体的に学べるよう「書き込み式」を採用。

ジャンル
発行年月日
2019/06/07
判型
B5
ページ数
200ページ
ISBN
978-4-339-05266-4
書き込み式 はじめての構造力学
在庫あり

定価

3,630(本体3,300円+税)

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本書は,初学者が消化不良を起こさないよう,厳選した基本項目を詳しく解説した構造力学の教科書である。高校数学や物理学(力学)の復習を取り込むことで1冊で完結する内容とし,読者が主体的に学べるよう「書き込み式」を採用。

大学の土木工学科で必要な力学をはじめて学ぶ1年生がつまずかないよう,前著『土木基礎力学』では,高校の学習から大学の学習への自然な橋渡しを意識した。つまり,高校の数学や物理学(力学)の復習を多く取り込み,できるだけわかりやすく解説する入門書を目指した。

本格的な専門課程が始まる大学2年次以降になると,内容も徐々に高度になってくるため,それまでの「教えてもらう姿勢」から,「自ら学ぶ,より積極的な姿勢」が必要になってくる。このような学生の前向きな姿勢を引き出すため,構造力学を学ぶ本書では「書き込み式」,「穴埋め式」を採用することにした。各項目では,解説や例題を理解した上で,その確認の意味で「穴埋め例題」に書き込むことで自ら本を完成させる形となっている。すべての書き込み欄の解答はWeb上に用意したが,是非自分自身で求めた正解を書き込み,自分だけのオリジナルな「はじめての構造力学」を完成させてほしい。

高校数学や物理学(力学)の復習的な内容は前著と同様に取り込み,高校の教科書を振り返らずとも,なるべく本書1冊で完結できるよう心がけた。また,学生が消化不良を起こさないよう,項目を網羅的に取り込むことはせず,できるだけ授業で扱う基本項目に絞り,それらを重点的に詳しく説明することにした。

構造力学は暗記によっては学ぶことができない科目である。構造力学の考え方を理解した上で,一つひとつの問題を紙と鉛筆を使って解くように心がけてほしい。その際,走り書き程度の計算で答えのみを求めることに専念するのではなく,解答の手順を明示することを習慣づけてほしい。なお,章末問題には,公務員試験などを意識したやや難易度の高い問題も収録した。こちらの解答は,略解を巻末に掲載した上で,詳解は書き込み欄の解答と同様に,コロナ社のWebページ上で提供している。

最後になりましたが,コロナ社の皆様には,本書の企画から出版に至るまで1年余りの間,著者4名の都合に配慮し,我慢強く見守っていただきましたことに加え,本書をより良くするための多くのご助言を頂いたことに感謝致します。

2019年4月 著者一同

1. 力のつり合い
1.1 力とは
 1.1.1 力とは
 1.1.2 力の種類
 1.1.3 力の表現法
 1.1.4 力の単位
 1.1.5 力の作用線の法則
1.2 力の合成と分解
 1.2.1 力の合成
 1.2.2 力の分解
1.3 モーメント
 1.3.1 モーメントの概念
 1.3.2 モーメントの図示法
1.4 力のつり合い
 1.4.1 2力のつり合い
 1.4.2 3力のつり合い
 1.4.3 力の三角形
 1.4.4 1点で交わる力のつり合い(多数の力がある場合)
 1.4.5 1点で交わらない力のつり合い
1.5 剛体のつり合い
 1.5.1 剛体と質点
 1.5.2 力のモーメント
 1.5.3 モーメントのつり合い
 1.5.4 偶力
 1.5.5 剛体のつり合い
1.6 荷重のモデル化
章末問題

2. 構造材料の性質と強さ
2.1 応力とひずみ
 2.1.1 応力
 2.1.2 ひずみ
 2.1.3 応力とひずみの関係
2.2 各種部材に生じる応力と変形
 2.2.1 引張部材
 2.2.2 圧縮部材
 2.2.3 温度変化を受ける部材
2.3 組合せ応力とモールの応力円
 2.3.1 任意断面に作用する垂直応力とせん断応力
 2.3.2 モールの応力円
章末問題

3. 構造物の安定・不安定と静定・不静定
3.1 自由度
3.2 構造物の安定と不安定
 3.2.1 構造物を支える方法
 3.2.2 安定な構造物と不安定な構造物
3.3 構造物の静定と不静定

4. 静定トラス
4.1 静定トラスの概要
4.2 支点反力
4.3 トラスの解法
 4.3.1 節点法
 4.3.2 断面法
章末問題

5. 静定ばり
5.1 断面諸量
 5.1.1 断面1次モーメント
 5.1.2 断面2次モーメントと断面係数
 5.1.3 断面2次半径
 5.1.4 断面2次極モーメント
 5.1.5 断面2次相乗モーメント
5.2 設計に用いる剛材の材料定数と強度など
5.3 荷重と断面力の関係
5.4 はりのたわみ角とたわみ
5.5 はりの応力と簡単な設計練習
章末問題

6. 簡単な静定ばりの影響線
6.1 単純ばりの影響線
 6.1.1 単純ばりの支点反力の影響線
 6.1.2 単純ばりのせん断力の影響線
 6.1.3 単純ばりの曲げモーメントの影響線
6.2 張出しばりの影響線
 6.2.1 張出しばりの支点反力の影響線
 6.2.2 張出しばりのせん断力の影響線
 6.2.3 張出しばりの曲げモーメントの影響線
章末問題

7. 構造物の弾性変形
7.1 外力仕事とひずみエネルギー
 7.1.1 外力仕事とは
 7.1.2 弾性体に対する仕事
 7.1.3 ひずみエネルギーとは
7.2 エネルギー保存則
7.3 仮想仕事の原理(片持ちばり,単純ばり,トラス)
 7.3.1 基本概念
 7.3.2 仮想仕事とは
 7.3.3 仮想力の原理
7.4 カスティリアーノの定理
 7.4.1 カスティリアーノの第2定理
 7.4.2 カスティリアーノの第1定理
7.5 相反作用の定理
7.6 最小仕事の原理
章末問題

8. 不静定ばり
8.1 応力法による解法(静定基本系による解法)
 8.1.1 静定と不静定
 8.1.2 一端固定,他端ローラー,集中荷重が作用するはりの場合
 8.1.3 一端固定,他端ローラー,等分布荷重が作用するはりの場合
 8.1.4 ヒンジとローラー二つで支持され,等分布荷重が作用するはりの場合
 8.1.5 不静定ばり解法の手順
 8.1.6 一般的な荷重載荷への対応(たわみやたわみ角を求める公式が使えない場合)
8.2 複合構造
章末問題

9. 不静定トラス
9.1 不静定次数
9.2 外的不静定トラス
9.3 内的不静定トラス
章末問題

10. 長柱と短柱
10.1 長柱:オイラーの座屈荷重
10.2 端部の固定条件が両端ヒンジ(オイラーの式)と異なる場合
10.3 短柱
 10.3.1 断面の図心に荷重を載荷
 10.3.2 偏心荷重
 10.3.3 構造物の転倒に対する安全
章末問題

11. たわみ角法
11.1 たわみ角法による不静定ばりの解法
11.2 たわみ角法によるラーメン構造の解法(横方向変位なし)
11.3 たわみ角法によるラーメン構造の解法(横方向変位あり)
章末問題

12. 剛性マトリックスの理論
12.1 マトリックス代数
12.2 軸力部材の剛性マトリックスの解法
 12.2.1 ばね要素の剛性マトリックス
 12.2.2 ばね要素に関する剛性方程式の解法
 12.2.3 傾斜トラス要素の剛性マトリックス
 12.2.4 トラス構造の解析
12.3 棒部材の剛性マトリックスの解法
 12.3.1 棒部材の剛性マトリックス
 12.3.2 傾斜棒部材の剛性マトリックス
 12.3.3 構造物の解法
章末問題

付録
引用・参考文献
章末問題の略解
索引

島崎 洋治(シマザキ ヨウジ)

中村 俊一(ナカムラ シュンイチ)

掲載日:2019/11/15

土木学会誌 2019年11月号広告