振動応答習得機による２層門型ラーメンの振動実験

当サイトをご覧いただくには、ご使用されているパソコンにプレイヤーソフトウェアWindows Media Playerがインストールされている必要があります。御使用の環境に適したプレーヤーをダウンロード→インストール→セットアップしてご覧ください。尚、下記のボタンからWindows用、Macintosh用のプレーヤーがそれぞれ無償でダウンロードできます。



 

 

映像放映中

担当：武蔵工業大学　教授
　　　　　　　　　吉 川　弘 道
　　　　　　　　　菊池 / 依田

■ 動画の見方

左の写真を 左クリック してください。
Windows Media Player が起動し動画を
ご覧いただけます。

※インターネット回線、時間帯などによって再生するまでに少し時間がかかる場合もあります。

 

振動応答習得機は、振動架台を手動にて直接揺すり、その上にある構造模型（ここでは２層門型ラーメン）の動的な応答を観察／制御するものである。それ故、「習得機」なる名前を命名した。これは、土木／建築における、‘地震をうける構造物の応答解析/耐震設計’の基本となる。
振動応答習得機２号機は、後にスライドする架台（基礎部に相当）に４つの差込み箇所（２＊２）を設けている。本例では手前の２列に平面門型ラーメンの左右両脚部を装着／固定している。ラーメン（rahmen）構造とは、部材同士が剛に結合された構造形式であり、ここでは、梁（水平部材）と柱（鉛直部材）を剛結することにより、構成されている。
　本習得機は、実際に手動にて振動（動揺）を与えることが特徴あり、意識的、あるいは無意識のうちに、共振現象などの振動現象を再現している。また、セットする部材（振動模型）を各自のアイデァと工夫で設計／試作することが重要であり、例えば、２号機では、２*２の差込み箇所を設けており、立体ラーメンも可能である。

scene 1

まず、門型２層ラーメンを装着し、静止状態および共振状態を示した。振動中は、ほぼ左右対称に振動しており、静止状態/最大変位時を通じて、柱/梁接合部の角度（直角）が維持されていることを確認されたい。
scene 2
部材と部材の接合部の角度が、変形中も維持されることが、ラーメン部材の特徴である。なお、２層のうち上層の高さが低いため、下層に比べて、上層の層間変位が小さい（目視ではほとんどわからない）ことを付記する。
scene 3
次に上層の梁（水平部材）に、錘を一つ載せ、振動させた。このため、前例に比べて、固有周期（１回の振動に要する時間）が長くなっていることがわかる。


scene 4
１自由度系振動子の固有周期は、ｍ：質量、ｋ：バネ定数として、Ｔ＝２π√ｍ/ｋで与えられる。従って、例えば、負荷質量ｍが大きいほど（重量が重いほど）、固有周期Ｔは大きくなり（すなわち、長周期）、部材はゆっくり揺れることになる。
scene 5
今度は、上層梁に錘を２つ負荷し、振動させた。このため、固有周期はさらに長くなり、錘の増加とともに、長周期となっていることがわかる。
scene 6
さらにスローモーションにより、振動の様子がわかりやく目視できる。柱/梁接合部の角度が、振動中直角に維持されていることが、明瞭に観察できる。