構造の教材

構造力学の教科書028(骨組④)

keyword
ラーメン構造 剛接合 ピン支持 ローラー支承
Lecture
第7回

1層1スパンの骨組で
柱脚の一方がピン支持、もう一方がローラー支承であるものは、
静定ラーメンである。
静定(static)な構造物では、
力の釣り合い式を立てて反力を求めることができる。
この静定ラーメンの曲げモーメント図について考える。

解説

1

ローラー支承では水平の力を負担できない。
そのため柱の軸に直交する力(せん断力)を生じさせることはない。
せん断力が生じなければ、曲げモーメントも生じない。

2

そのため、ローラー支承の柱の曲げモーメントは0になる。

3

このことを踏まえて、鉛直荷重が作用する場合、水平荷重が作用する場合の曲げモーメン図を描く。

4

1層1スパンの骨組で4点ともピン接合されている場合には、
水平力を負担することができない。

5

この場合に、斜めの材を入れると、
その材が軸力に抵抗して倒れることを防ぐ役割を果たす。
ピン接合でも材を三角形で構成すれば、形を固めることができる。

6

この斜め材のことを筋違(すじかい)とかブレース(brace)と呼んでいる。

7

接合部はピン接合、三角形を構成して形を固める構造形式をトラス構造と呼んでいる。

追記

一般的には片一方をローラー支承にすることは少ないように思う。
たとえば、非常に大きなスパンで、
温度の影響などによる梁の伸び縮みが無視できないような場合には、
ローラー支承にするなどして対応しなければならない。

建築士の試験問題や力学の計算問題などでは、
力の釣り合い式だけで解くことができるので出題されることが多い。

曲げモーメント図のイメージを確認するための動画
https://youtu.be/dZfKajglcQc