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。

Lesson8. 応力とその種類

これまでに学んできた、荷重や反力は全て、構造物の外側に働く力（外的な力=外力）といえます．外力によって部材が変形すると，その変形に対応して、部材内部には力が生じます．この部材内部に生じる力を応力（または内力）といい、構造物を解くということは、この応力を求めることをいいます．ここでは，この応力について、その種類と表し方について学びます。

部材内部に生じる応力には①「軸方向力（軸力）」、②「せん断力」、③「曲げモーメント」の3つがあります。

1. 軸方向力（軸力）　単位　Ｎ、ｋＮ
   部材の材軸方向に生じ，材を伸縮させようとする一対の力。引張力と圧縮力がある。
2. せん断力　　単位　Ｎ、ｋＮ
   部材に「ずれ」の変形を生じさせようとする一対の力で一方の力とは逆の向きにもう一方の力が働く。
3. 曲げモーメント　単位　Ｎ・ｃｍ　　Ｎ・ｍ　ｋＮ・ｍ
   部材を曲げようとする一対のモーメント。一般に曲げモーメントを受けて曲がる部材の、凸部分には引張力、凹部分には圧縮力が生じる。

応力の向きと符号について

応力	引張力 （＋） 圧縮力 （－）	（＋） （－）	（＋） （－）
	軸方向力	せん断力	曲げモーメント
記号	Ｎ	Ｑ	Ｍ

上の表に示したように，応力にはそれぞれ正負があります。軸力では引張力を（＋）、圧縮力を（－）、 せん断力では、時計回りの力の向きを（＋）、反時計回りの力の向きを（－）、 曲げモーメントでは、下側に引張力を生じさせる対のモーメントを（＋）、下側に圧縮力を生じさせる対のモーメントを（－）としています。

応力の表し方

次に，上で述べた部材の応力の表し方について説明します。応力は一般に「応力図」というもので表します。 応力図を描く場合、応力の符号というものが重要になってきます。応力図に符号をつけることで、部材中にどのような状態の応力がいくらの大きさで生じているか分かるようにするためです。応力図とその符号を下に示します。

応力図		集中荷重の場合 等分布荷重の場合	集中荷重の場合 等分布荷重の場合
図名	軸方向力図（Ｎ図）	せん断力図（Ｑ図）	曲げモーメント図（Ｍ図）

軸力については符号と応力図の向き以外に注意する事はありませんが、せん断力図と曲げモーメント図については、集中荷重と等分布荷重の場合とでは下に述べるように応力図の形が違うので注意が必要です。

1. せん断力図の場合
   集中荷重の場合はその値が一定ですが、等分布荷重の場合は直線的に変化します。
2. 曲げモーメント図の場合
   集中荷重の場合は直線的に変化し、等分布荷重の場合は2次曲線になります。
   また、曲げモーメント図の＋の部分には引張力が、－の部分には圧縮力が生じます。

これらの図の違いの数学的意味はSTEP2で説明します。