1. 節点とはなにか?
変位法とは「変位をもとめる方法」です。これはいたって明快です。 で、その「変位」とはなんのことかというと、これは「節点の変位」です。したがって、変位法で取り上げるべき最初の話題は「その節点とはいったい何なのか?」になります。
節点とは何なのか、といきなり構えられても困りますが、とりあえず、「広辞苑 第五版」では下のように説明されています。
この言葉がいつごろからどのようにして使われだしたのか、私はよく知りませんが、英語の Node の翻訳語であることは間違いないでしょう。Node(ノード)、つまり節ですから、多少アカデミックな用語を使えば「結節点」といったところです。もしかすると、「結節点」がつづまって「節点」になったのかもしれませんが、それはともかく、「結節点」とはようするに「つなぎめ」ですから、先ほどの広辞苑の説明と合致します。
「つなぎめ」というと、私たちの商売柄、つい「柱と梁の接合部」「梁の継ぎ手部」のようなものを連想しがちですが、しかし変位法でいう「節点」はそれとは違います。これはようするに「点」であって、どういうことかというと、「大きさを持たず、位置情報だけを持つ観念上の存在」です。つまり「実体」をもっていません。
コンクリートや鉄の塊を指差して「この部材は・・」ということはできるが、同じように何かを指差して「この節点は・・」ということはできない。節点が実体をもたない、というのはそんな程度の意味ですが、しかし変位法という解析手法にとっては、節点はたしかに「ある」のです。あるいは「あることにする」のです。
なんかヘンな図ですが、これは、それぞれの方向(縦・横・回転)にバネが取り付いた節点(黒い正方形)に何がしかの力が作用している、という状態をあらわしたものと考えてください。この図が言わんとしているのは、変位法とは「節点の変位をもとめる方法」なのだから、これを解析すれば、「この力によってこの節点がどれくらい変位するか」が分かるはず、ということです。 ここで、この「バネ」を「部材」に置き換えてみると以下のようなことが分かります。
したがって、上の図で「節点にバネが取り付いてそれを支えている」ように、部材もまた「節点に取り付いてそれを支える」役目をもちます。この関係をあらわしたのが下の図です(青い丸印は、節点にたいする部材の「取り付き方」の表現で、いわゆる「剛接合」とか「ピン接合」とかいわれるようなものをあらわすと考えてください)。 ここまでの話をまとめるとこんなふうになります。
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