引張のみのメンバー（Tension-only members）を定義しているにもかかわらず、圧縮が発生し、細長比がNGになってしまい、メンバーが不合格になっています。以下のように質問が2点あります。

1．引張材として定義されたメンバーは、圧縮が発生しないという認識は合っていますか。

2．上記の認識が正しいのであれば、なぜ引張材に圧縮が発生していますか。回避方法を教えてください。

1．STAAD.Proも他のソフトと同じく、引張材と定義された部材は、圧縮に対して無効化になります。

参考リンクの以下の記載をご参考になさってください。

英文：Tension-only members are truss/cable members that are capable of carrying tensile forces only. Thus, they are automatically inactivated for load cases that create compression in them.

和訳：引張材は、引張力のみを伝達するトラスやケーブルなどの部材である。そのため、圧縮が発生する荷重ケースでは、引張材が自動的に非アクティブになります。

 ただし、例外のケースがございます。次のの回答をご覧ください。

2．引張材として定義された部材に圧縮が発生することは、以下の2つのケースがあります

こちらのsample 1とsample 2をダウンロードして、ご覧ください。Sample 1では、柱が引張材として定義され、自重のほか、天辺に0.5kNの引張力が作用されています。解析結果を確認していただくと、柱脚に圧縮が発生しております。また、Sample 2のように引張力を削除すると、柱脚の圧縮が消えます。

STAAD.Proのドキュメントでは、「圧縮が発生する場合、引張材が自動的に非アクティブになる」との記載がありますが、具体的には以下のメカニズムとなります。

・引張材に圧縮が発生する場合：STAAD.Proは引張材をすぐに非アクティブ化し、メンバーに発生する荷重（自重も含めて）を両端ノードに伝達させ、計算を進めます。

・引張材に引張が発生する場合：通常通り引張材がアクティブになり、解析の対象となります。 

Sample 2の反力を見ていただくと、メンバーの自重が0.97606kN（2メータのH200）になるところ、反力＝0.48803kN（自重の半分）となります。理由として、メンバーが引張材と定義されても、メンバーに発生する荷重は両端に伝達されています。今回は自重を設定したため、自重の半分はノード1（柱脚）、残りの半分はノード2（天辺）に伝達されます。ノード2は自由になっているため、荷重が消え、反力が発生しません。そのため、サポートの反力は自重の半分となります。

一方、Sample 1では、微小ながら0.5kNの引張力が発生しているので、メンバーが有効化され、計算の対象となります。よって、サポートの反力＝自重－引張力＝0.97606－0.5＝0.47606kNとなります。

そして、通常通りノード1に発生する圧縮（0.47606kN）が有効となり、圧縮応力＝圧縮／断面積＝0.47606kN／0.006353㎡＝74.935kN／㎡が発生します。

このような現象は、メンバーの一端ではF1の引張力（Sample 1では0.5kN）、残りの一端ではF2の圧縮（Sample 1では0.97606kNの自重）が発生し、なおかつF1＜F2という場合のみ発生します。

本現象は、頻繁に発生しておらず、STAAD.Proの引張材のメカニズムに絡んでしまいますので、ソフトのバグとは考えにくく、開発は認識しておりますが、ソフトの修正が困難な状況です。

対策としては、MAINパラメーターを1として設定することで、細長比チェックをスキップできます。

 

LOAD COMBINATIONを使用すると、引張材の定義が無効になる場合があります。Editorやメモ帳の置換え機能を活用し、STDファイルを編集することで、手間を省けます。

例：

修正前：

LOAD 101 LOAD COMB 101 "LONG LOAD-1"(LL=180)_BEAM

REPEAT LOAD

1 1.0 4 1.0 7 1.0 14 1.0

修正後：

LOAD 101 "LONG LOAD-1"(LL=180)_BEAM

REPEAT LOAD

1 1.0 4 1.0 7 1.0 14 1.0

 

参考リンク：