基準座標系・局部座標系・部材座標系
本プログラムの座標系は、右手直交座標(図2.1)で、回転角、モーメントは右ネジの法則(図2.2)、構造全体には基準座標系を用います(図2.3)。傾斜支点(図2.4)には傾斜直交座標系を用います。
節点の変位は基準座標系で表しますが、傾斜支点の場合は傾斜直交座標系で表します。部材については、個々の部材ごとにそれぞれ部材座標系を用います。
傾斜直交座標系
傾斜座標系の指定は、X' 軸とY' またはZ' 軸のいずれか2つの軸の方向を指定して行います。
平面フレームでは、Z' 軸のみを指定します。
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| 図2.4 傾斜支点 |
部材座標系
部材に関する入出力項目(部材の断面性能、部材荷重
※、C、Mo、Qo荷重)は、部材座標系で入力します。
計算結果の部材端反力も部材座標系で出力します。
部材座標系のx軸は部材の材軸方向にとります。x軸の正の向きは、部材を配置するときに初めに指定した節点(I)から後に指定した節点(J)を向きます。y軸とz軸は、x軸と直交し、右手直交座標系の法則に基づく向きにとり、立体骨組ではそれぞれの断面の主軸と一致させます(図2.5)。
部材座標系のy,z軸は特に指定しない限りプログラムで次のように設定します。
※部材荷重は、基準座標系での入力も可能です。
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| 図2.5 部材座標系(立体骨組) |
- x軸と基準座標系のZ軸とが平行でない部材のz軸は、部材座標のx軸と基準座標のZ軸と構成された平面内に、Z軸の正の方向にとります(図2.6)。
構造物の高さ方向をZ軸とした時の横架部材(一般には、はり)は、この向きになります。
- x軸と基準座標系のZ軸とが平行な部材の場合は、y軸とY軸とは平行で正の方向も同じになります(図2.6)。構造物の高さ方向をZ軸とした時の鉛直部材(一般には、柱)はこの向きになります。
鉛直部材は基本的にI端が下、J端は上、すなわち部材軸xの正の方向は基準座標系のZ軸と一致します。
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| 図2.6 基準座標と平行した部材の部材座標系 |
壁の部材座標
壁は、鉛直部材と同様の部材座標系を使用します。
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| 図2.7 壁の部材座標 |
面要素の部材座標
面要素の部材座標系のz軸は、面要素の法線方向にとります。
- z軸の正の向きは、面要素の境界節点の配置順序と右ネジの法則の関係にあります(図2.8の(i))
- 面要素が基準座標系Z軸と平行な場合、y軸は基準座標系Z軸と平行となり、x軸は右手直交座標系の法則に基づく向きにとります(図2.8の(ⅱ))。
- その他の面要素のx軸は、全体座標系X-Z平面と面要素の交差方向にとり、y軸は右手直交座標系の法則に基づく向きにとります(図2.8の(ⅲ))。
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| 図2.8 面要素の部材座標 |
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