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# 3.2.2: 梁要素荷重

このセクションで説明する荷重のグループは、梁および - いくつかの制約付きで - トラス要素に作用します。後者はせん断剛性で端にヒンジを持つとみなされます: トラスへの梁要素荷重は、その端点での横方向の力に変換されます。\
すべての梁要素荷重コンポーネントには「BeamID」および「LCase」入力プラグがあります:

* 「BeamId」は荷重を適用する要素を決定します。'&"id1"|"id2"|...' のような正規表現で複数の要素を選択できます。
* 「LCase」は荷重の荷重ケースの名前を指定します。

パラメータ「t」は要素に沿った荷重位置を指定します: t=0は開始点、t=1は終点を指します。

Karamba3Dは以下のタイプの梁要素荷重を提供します:

## 集中荷重

「Concentrated」オプションを使用して、要素に沿った任意の位置に力およびモーメントを指定します。ベクトル「Force」および「Moments」を使用して、対応する外部荷重の方向およびサイズを設定できます。図3.2.2.1は、3mのスパンを持つ片持ち梁に1kNの集中横荷重を受ける様子を示しています。荷重は支点から0.75 x 3.00 = 2.25mの距離にあり、線形の曲げモーメントダイアグラムを引き起こします。

サブメニュー「Orientation」のラジオボタンは、「Force」および「Moment」ベクトルの参照座標系を決定します: 要素に対してローカル、またはグローバルのいずれか。

<figure><img src="https://147116332-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-x-prod.appspot.com/o/spaces%2Fz9HWyQapP9tu9mJjh5O9%2Fuploads%2Fgit-blob-d1ecfe372e18178fbcdbb95de15661b6d12b86d3%2FBeamLoad_Concentrated.png?alt=media" alt=""><figcaption><p>図3.2.2.1: 集中横荷重を持つ片持ち梁: 支点反力およびMyダイアグラム</p></figcaption></figure>

{% file src="/files/qO7RMyKPdqpr2Nuhk2co" %}

{% file src="/files/8cRSYiUkuy8R13ED1Dcu" %}

## ブロック荷重

図3.2.2.2は、片持ち梁への一様分布横荷重の適用を示しています。片持ち梁のスパンは2メートルです。荷重は t0=0.25 と t1=0.75 の間に作用します。デフォルト値 t0=0 および t1=1 では、分布ブロック荷重は梁の全長を覆います。図3.2.2.2のグラフィカル出力は、支点反力およびMyの曲げモーメントダイアグラム（オレンジ色）を示しています。

サブメニュー「Orientation」のラジオボタンと組み合わせて、入力プラグ「Force」および「Moment」のベクトルは適用する外部荷重を設定します - 異なるタイプの方向の意味については、図3.1.2.8を参照してください。

<figure><img src="https://147116332-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-x-prod.appspot.com/o/spaces%2Fz9HWyQapP9tu9mJjh5O9%2Fuploads%2Fgit-blob-1fe9805a8138acce5e3d3e1f31b152cf68bf273a%2FBeamLoad_BlockLoad.png?alt=media" alt=""><figcaption><p>図3.2.2.2: 一定の横荷重を持つ片持ち梁: 支点反力およびMyダイアグラム</p></figcaption></figure>

分布回転荷重には制限があります: 要素のローカルY方向またはZ方向周りに回転する場合、全長にわたって指定する必要があります。これは、Orientationが「Local to element」に設定されている場合の分布ねじりモーメントには適用されません。

入力プラグ「**BeamId**」は、荷重が作用する梁のIDを受け取ります。複数の梁は正規表現（例: '&"id1"|"id2"...'）で指定できます。梁にIDを付加する方法については、セクション [3.1.6](/jp/3-konpnentorifarensu/3.1-model/3.1.6-create-linear-element/3.1.6-line-to-beam.md) を参照してください。デフォルトでは、梁はFEモデル内のインデックスに従って名付けられます。荷重の方向には3つのオプションがあります: 「**local to element**」、「**global**」、「**global proj.**」。その意味は、メッシュ荷重で利用できるオプションに対応します（図3.2.1.8参照）。

荷重ケースを指定する入力プラグ「**LCase**」はデフォルトで「0」です。

{% file src="/files/9a5XQotAgOHb61OnZJJr" %}

{% file src="/files/au8Y6SN03jUbt4PYJvHs" %}

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{% file src="/files/1tUBAVeT0LMCT0QwVOfh" %}

{% file src="/files/1chv8o9eKXqJ1YtKxBfr" %}

## ギャップ荷重

ギャップ荷重を使用すると、要素の任意の位置に回転または変位の不連続性を規定できます。単位ベクトルを使用すると、結果として得られる変位形状は影響線を表します（例: <https://en.wikipedia.org/wiki/Influence_line> 参照）。

図3.2.2.3は、ローカルz方向に0.1mの並進ギャップ荷重を受ける完全固定の梁を示しています。変位形状は、ギャップ荷重の位置でせん断力Vzを最大化するには、ギャップの左側または右側のいずれかにのみ横方向の外部荷重を配置すべきであることを示しています。

<figure><img src="https://147116332-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-x-prod.appspot.com/o/spaces%2Fz9HWyQapP9tu9mJjh5O9%2Fuploads%2Fgit-blob-757bc7eb99b4f26e2c68ed85f15b5bc5dfa8a5f9%2FBeamLoad_GapLoad.png?alt=media" alt=""><figcaption><p>図3.2.2.3: 完全固定の梁とギャップ荷重 wz=0.1[m]</p></figcaption></figure>

{% file src="/files/RfO94re7xH0xEmofI1st" %}

{% file src="/files/I3dskPY6RA05tADlpOC1" %}

{% file src="/files/EylhDU3U4njJWujMCJ0Q" %}

## 不完全性

理想的に真っ直ぐで完全に鉛直に配置された柱というものは存在しません。実際の柱がその理想的な対応物から逸脱することを不完全性と呼びます。この用語には、幾何的および材料的な不完全性が含まれます。

「**Loads**」マルチコンポーネントの「**Imperfection**」バリアントを使用すると、幾何的不完全性を指定できます（図3.2.2.4参照）。「**psi0**」は、ローカル要素座標系の軸周りの梁軸の初期傾斜のベクトルをラジアンで受け取ります。「**kappa0**」では初期曲率を指定できます。正の曲率成分は、長手方向の梁方向に移動するときに、対応するローカル座標軸周りの中心軸の回転が増加することを意味します。小さな傾斜および曲率が想定されます。

<figure><img src="https://147116332-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-x-prod.appspot.com/o/spaces%2Fz9HWyQapP9tu9mJjh5O9%2Fuploads%2Fgit-blob-dc14ad22707d79a2f6bfb24b27e6fbad1aa7e1a3%2FLoads_Imperfection.png?alt=media" alt=""><figcaption><p>図3.2.2.4: 不完全性荷重</p></figcaption></figure>

\
図3.2.2.4には、二次理論の軸力$$N^{II} = 10 kN$$、ローカルy軸周りの初期傾斜$$0.1 rad$$、初期曲率$$0.1 rad/m$$を持つ、最初は真っ直ぐな梁の変位および反力を見ることができます。

不完全性荷重は梁の変位に直接加算されません。間接的に作用し、軸力$$N^{II}$$が存在する場合にのみ作用します。初期傾斜$$\psi\_0$$は要素の端点で横方向荷重$$\psi\_0 \cdot N^{II}$$を引き起こします。初期曲率$$\kappa\_0$$は、大きさ$$\kappa\_0 \cdot N^{II}$$の一様分布線荷重と、全体の合力をゼロにする要素端点での横方向の力をもたらします。詳細はたとえば [\[10\]](broken://pages/-MCkEPufKvmRk8DHQDJm) を参照してください。

{% file src="/files/ijicZmhtMgXfhupNcpT4" %}

## 多線形分布荷重

任意の数の線形セグメントで構成される分布荷重は「Polylinear」オプションで定義できます（図3.2.2.5参照）。入力プラグ「Dir」は荷重の方向を指定します。そこに供給されるベクトルは単位ベクトルにスケーリングされ、荷重の大きさには影響しません。後者は「Force」または「Moment」入力に接続された値のリストで設定されます。供給される各値には対応する位置パラメータ「ts」が必要です。位置パラメータが力またはモーメント値より多い場合、図3.2.2.5のように最長リストの原則が適用されます。

![図3.2.2.5: 多線形横分布荷重を受ける片持ち梁](https://147116332-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-x-prod.appspot.com/o/spaces%2Fz9HWyQapP9tu9mJjh5O9%2Fuploads%2Fgit-blob-ce0ca866f954cf547c5518bb1f32b0a921d676d9%2Fgrafik%20\(10\).png?alt=media)

連続する同じt値と異なる対応する荷重値がある場合、分布荷重に段差が生じます。

{% file src="/files/lttbfbgqTWFjes4b3MU8" %}

## 台形荷重

「Trapezoidal」オプションを使用すると、「Polylinear」と比較して台形荷重をより便利に指定できます。パラメータ入力はブロック荷重のものと同様です。4つのパラメータ t0、t1、t2、t3 は台形の形状を指定します。

![図3.2.2.6: 台形横分布荷重を受ける片持ち梁](https://147116332-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-x-prod.appspot.com/o/spaces%2Fz9HWyQapP9tu9mJjh5O9%2Fuploads%2Fgit-blob-a51cdb903e9e34a1c92e9b7217a210abf0e0273c%2Fgrafik%20\(17\).png?alt=media)

{% file src="/files/2w3J01ZIXdBrzKkDi6iB" %}