構造の教材

構造力学の教科書041 ねじれ

Keyword
閉断面 開断面 せん断中心
Lecture
第14回

ねじれ変形が生じている材の中で、せん断変形が生じている。
ねじれ変形がどのように生じるのか考えてみる。

解説

1

せん断変形により、角度が変化して、面積や体積が変わる。

2

長方形であったものが平行四辺形になる。

3

ねじれ変形した円柱や円管について考えると、
各部分にせん断変形が生じていることが分かる。

4

筒状の物体に軸方向にスリットが入った場合には、開断面になる。

5

開断面になった場合には、一周回って元に戻るようにはならない。閉断面に比べて、容易にねじれやすい。

6

H形鋼や溝形鋼の梁の受けから荷重が作用した場合について考える。

7

断面では、せん断応力の矢印の向きがそろうような形でせん断応力が生じる。

8

断面の形が非対称である溝形鋼の場合には、力のかかる場所によっては、断面をねじるような応力の分布になる。

9

ある位置に荷重を加えれば、材にねじれは生じない。その位置を示す点をせん断中心と呼んでいる。

追記

非対称の材を使用したことにより生じるねじれを防ぐためには、
溝形鋼を背中合わせにして用いて対象性を持つ断面にするという方法などもある。