今回は材料力学の中でも非常に重要となってくる概念である『梁(はり)』について紹介していきます。
梁とは、皆さんが住んでいる住宅にも使われています。
柱の上に張り渡した屋根を支えるための材料です。
材料を曲げようとする曲げ荷重を受ける細長い部材を、梁と呼んでいます。
今回の記事では、梁の基本的な種類と表し方について解説していきます。
梁とは?梁の種類にはどんなものがある?
画像出典:http://blog.goo.ne.jp/gikoban-miwako/e/2e7901bdecb5c32888e0a2206f8f00fa
まず最初に梁の基本的な概念について紹介してましょう。
梁とは写真の赤い楕円内の材料のことを指します。
地面と垂直に立てる柱の上に水平に置き、上からの果汁を支える部材です。
梁は軸に直角方向(地面と垂直方向)の外力を受けて、主に曲げによって荷重を支えるのが特徴です。
ではその梁の中でも、基本的な梁の種類について紹介していきましょう。
荷重を受ける梁を支持する方法から、梁は次のように分類されます。
- 両端支持梁:両端にある視点の間で荷重を受ける梁です。単純支持梁とも呼ばれます。
- 片持ち梁:端を固定して荷重を受ける梁です。両端支持梁との違いは、片方の端だけを固定しているという点にあります。
さて、大まかな梁の種類は以上です。
ここからは梁が支えるような荷重の種類について紹介しましょう。
- 集中荷重:一点または一点とみなすことのできる範囲に作用する荷重のことです。
- 分布荷重:ある範囲に不規則に分布する荷重です。集中荷重との違いは、一点ではなくある範囲に分布して作用する荷重であるという点です。
- 等分布荷重:ある範囲に長さあたりに等しく分布する荷重です。分布荷重との違いは、どこの範囲においての長さあたりの荷重が等しいというところにあります。
両端支持梁
(単純支持梁) |
肩持ち梁 | |
集中荷重 | ||
分布荷重 | ||
等分布荷重 |
さて、ここでは梁の種類ととの梁が支えるような荷重の分類について紹介しました。
次からは支点の表し方について説明していきましょう。
支点とは?支点の表し方は?
次に支点について紹介していきます。
高校物理でも力のモーメントを考える際に支点の概念が出てきましたね
それと同様に、材料力学でも建物を支える点を支点と呼びます。
この支点にはいくつか種類がありますので、それらを説明していきましょう。
一般に支点については単純化して考えますので、その例を紹介します。
回転支点:支持点を中心に回転できるが移動することのできない支持方法です。
移動支点:回転とともに、移動できる支持方法です。
固定支点:回転も移動もできない、完全に固定する支持方法です。
これらの支点をモデル化(簡略化)すると以下のような記号で表されます。
回転支点 | 移動支点 | 固定支点 |
構造の計算をするときに図を書くことが多いですが、その際にこれらの簡略ずを使うことが多いので覚えておくようにしておきましょう。
静定梁とは?不静定梁との違いは?
最後に静定梁と不静定梁の違いについて紹介して終わりにしましょう。
上でも紹介して両端支持梁と方持ち梁は、梁の形状と荷重条件が決まると、「力の釣り合い」と「力のモーメントの釣り合い」から、問題を解決したり計算をすることでどれ区あい安全であるかを決定することができます。
このように問題を解決して安定した梁を静定梁(せいていはり)と呼びます。
それに対して不静定梁とは、どこかに不安定な部分を含む梁のことです。
不安定な部分を含んでいるので、そのまま完成させることはできず、安定にしなければなりません。
安定か不安定かが、静定か不静定かの違いになります。
まとめ
今回は梁について詳しく解説してきました。
梁は建築物を考える上では欠かせない非常に重要な概念です。
建築を学んでいない人でも知ってくらいですから、これから詳しく構造計算をして行く人はさらに深く理解しておかなければなりません。
これから建築をしっかりと学んで行く人は特に今回の記事をしっかりとマスターしておいてくださいね。
今回の記事は以上になります。
最後まで読んでいただき、ありがとうございました。