横座屈（曲げねじり座屈） — トラブルシューティングガイド

横座屈は他の座屈に比べて「見た目の結果が合っているように見えて実は間違っている」ことが多い。注意すべきポイントを見ていこう。

横座屈で最も多いトラブルだ。原因チェック：

教科書の理論式（上で示した式）は両端ワーピング自由を仮定している。実構造では溶接のダイアフラムやスチフナーでワーピングが拘束されることが多く、実際の $M_{cr}$ は理論式より高い。FEMで理論式と合わせるなら、端部のワーピングDOF（DOF 7）を自由にすること。

理論式の基本形はせん断中心に荷重が作用する前提だ。FEMで上フランジに荷重を与えると、偏心効果で $M_{cr}$ が低下する。逆にせん断中心に荷重を与えれば理論式と一致するはず。

シェル要素でH形鋼をモデル化した場合、フランジとウェブの接合部でフィレット（丸み）を無視しているため、ねじり剛性が過小評価され、$M_{cr}$ が理論より低くなることがある。

フィレットはサン・ブナンねじり定数 $J$ に10〜20%寄与する。大きくないように見えるが、$M_{cr}$ は $\sqrt{GJ}$ に比例するため、5〜10%の $M_{cr}$ の差になる。精密な比較をしたいなら、フィレットをソリッド要素でモデル化するか、$J$ の値をフィレット込みの理論値に修正する。

薄肉断面（特にClass 4断面）では、フランジやウェブの局所座屈が横座屈より低い固有値を持つことがある。

対策：

以下を確認：

ウェブの中心やせん断中心で横変位を拘束しても、圧縮フランジはまだ横に逃げることができる（ねじり変形を介して）。圧縮フランジの位置で横変位を拘束するか、断面のねじりを拘束することが必要だ。

$C_b = 1.0$（等モーメント）で設計するのは最も保守的だ。実際のモーメント分布（例えば中央集中荷重で $C_b = 1.32$）を使えば、横座屈耐力が32%上がる。$C_b$ を使わないことは安全側だが、無駄に太い梁を使うことになる。

$C_b$ の式は弾性横座屈に対するものだ。非弾性横座屈域では $C_b$ の効果が減少する。設計コードでは $C_b \cdot M_{cr}$ が $M_p$ を超えないようにキャップする規定があるので、正しくコードに従えば過大評価にはならない。

その通りだ。横座屈は「梁の座屈」としてシンプルに見えるが、ねじりとワーピングの物理がわかっていないと、FEMの設定を間違えやすい分野だ。