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構造力学概論 > STEP1 構造力学の基礎

構造物の種類

構造力学について学ぶ前に、構造力学でのいくつかの基本事項について学んでいきましょう。 ここの部屋では、「構造力学」の「構造」に関する基本事項について学んでいく事にします。

Lesson1. 構造物とは

構造物とは、外部からの力に耐えるよう、棒状や板状の材を組み合わせたものをさします。構造物のうち、柱や梁など棒状の材で組み立てられているものを骨組といい、骨組を形成する材を部材といいます。 この部材には幅や厚さがありますが、力学の応力解析を行う上で、便宜上、部材断面の重心(図心といいます)を通る線で表示し、これを材軸といいます。

実際の骨組をこうとすると…

力学ではこのように表現します。

Lesson2. 支点と節点

骨組を支えている点を支点といいます。(上の図の△の部分も支点です) 支点は次の3つに分かれます。

  1. 移動支点(ローラー)
  2. 支持台に対し平行に移動でき回転もできるが,垂直方向には移動できない支点。(反力数 3) ※反力についてはSTEP2で学びます。

  3. 回転支点(ピン・ヒンジ)
  4. 水平・垂直に移動ができないが回転だけはできる支点。(反力数 2)

  5. 固定支点(固定端)
  6. 水平・垂直・回転どの方向にも移動できない支点。(反力数 3)

これらの支点を力学では、下のように表現します。

(1)移動支点 (2)回転支点 (3)固定支点

部材相互の接合点を節点といいます。節点には次の2つの種類があり、それぞれ下の図のように表現します。

  1. 滑節点(ピン・ヒンジ)
  2. 部材同士その節点上で互いの回転は自由であるが,同一の移動をする接合点。

  3. 剛節点
  4. 部材同士が,その節点上で互いに同一の回転と移動を起こす接合点

(1)滑節点 (2)剛節点
または

Lesson3. 構造物の種類

構造物は、部材の形状・構成または節点・支点の構造などから、いくつかの種類がありますが、力学の基本を学ぶ上での3大構造物は「梁」・「トラス」・「ラーメン(フレーム)」の3つで、それぞれ下の図のように表現します.

(1)梁(構造物)の例 (2)トラス構造の例 (3)ラーメン構造の例


片持ち梁


固定梁


単純梁


連続梁


片持ち梁系


単純梁系


平行弦トラス


単純梁系


3ヒンジラーメン