この記事では柱という材料に注目した変形について考えていきます。

部材の軸方向に圧縮荷重を受ける細い棒を私たちは一般的に柱と呼んでいます。

荷重が大きくなると、圧縮されて縮むだけではなく軸の横方向にたわみ変形が生じます。

 

さて、早速柱の圧縮や座屈について紹介していきましょう。

座屈荷重や座屈応力の細かい計算式などについては、別の記事で紹介していますので、そちらを参照してください。

座屈とオイラーの式について!座屈応力と座屈荷重の計算方法

 

この記事では座屈現象はどんなものなのか、どのような部材に生じる現象なのかについて、大まかのイメージとともに解説していきます。

 

 

柱の座屈現象とは?

まず初めに圧縮現象について紹介していきましょう。

上でも少し紹介しましたが、柱に圧縮荷重がかかると、柱は縮みます。

しかしそれは圧縮荷重が小さいときの変形です。

 

非常に長い柱に圧縮荷重を加えると、ある荷重量に達したとき急に横方向にたわむことがあります。

下の図を見てみましょう。

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このような長い柱(長柱と言います)が軸圧縮荷重を受けていて突然横にたわむ現象を座屈と言います。

座屈現象は構造計算をするときに必ず考慮しなければならない危険なものです。

 

座屈現象は荷重が大きくなるに従って生じる可能性が大きくなります。

座屈が生じる時の荷重は座屈荷重と呼ばれます。




 

 

座屈現象はどのような部材に生じる?

では座屈はどのような材料の時に生じる現象なのでしょうか。

座屈は細長い部材で生じやすい現象です。

例えば紐のような長く細い材料では、考えやすいでしょう。

引っ張っているときはピンと張りますが、その引っ張りをやめた途端に曲がってしまいます。

これは圧縮荷重が紐を曲げているわけではなく自重に耐えられず曲がっているのですが、これも大まかに言ってしまえば座屈現象です。

 

もう少し硬い素材を例にあげて考えてみましょう。

プラスチックの下敷きを例にあげて考えてみます。

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画像出典:https://lohaco.jp/product/8362285/

プラスチックの下敷きを縦に立ててみると曲がることはありませんが、立てた状態で上下から圧縮荷重をかけてみると、べこっと曲がります。実際にやったことがある人もいるでしょう。

これが座屈現象を簡略化してイメージしたものです。

 

これと同じ現象が、建物の柱でも起きてしまいます。

柱が座屈してしまうと、その構造に大きな負荷がかかってしまい、最悪の場合は建物が崩壊することも考えられます。

座屈は細く長い柱で起きやすい現象のため、このような部材を使用する時には、座屈を設計で考慮しなければなりません。




 

 

まとめ

今回は座屈現象の大まかなイメージを紹介しました。

座屈現象についてプラスチック下敷きを例に出してイメージを書いてきましたが、大まかなイメージがついたのではないでしょうか。

このイメージを頭に置きながら、理解を深めていってくださいね。

座屈荷重や座屈応力の計算に関しては、別の記事で紹介していますのでそちらを参考してください。

座屈とオイラーの式について!座屈応力と座屈荷重の計算方法

 

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。

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