今回は静定ラーメン構造の断面力解析の解説をします。静定ラーメン構造は、静定梁の次に学ぶ構造です。断面力解析の方法も静定梁と同様です。もし静定梁の断面力解析をもう一度確認したい場合は、以下の記事を参考にして下さいね。
それでは、問題を紹介します。
問題
静定ラーメン-断面力解析1-問題-min解答のポイント
断面力解析の手順は、梁の場面と同じです。具体的には、以下の手順となります。
- 反力を仮定する
- 構造全体に対して、釣合式を立て、反力を求める
- 全体釣合図を描く
- 自由体を作成し、釣合条件を用いて断面力を求める
- N図とQ図とM図を描く
自由体の作成に際しては、各部材に対して、局所的な座標軸を置くことがポイントです。局所的な座標軸は難しく聞こえるかもしれませんが、言い換えると、部材軸の方向（軸力の方向）をｘ軸とすれば良いのです。ラーメンの柱部材を、90度傾けて見ると、今まで梁に対して置いていた座標軸を使って同様に考えることが出来ます。
補足
部材軸方向をx軸、それに直行する方向をｙ軸とする座標を局所座標軸と言います。それに対して、数学でお馴染みの全体に対するX軸とY軸を全体座標軸と言います。基本的に釣合式は全体座標軸方向で立てることが多いです。また、モーメントやせん断力の式にxが含まれることがありますが、それは局所座標軸方向のxです。
解答
解答（a）3ページあります
静定ラーメン-断面力解析1-解答a-min解答（b）4ページあります
静定ラーメン-断面力解析1-解答b-min解答の補足
解答（a）と（b）のどちらも、自由体を作成する際に2通りの方法を示したものがあります。自由体は正側断面（軸力とx軸の向きが同じ）と負側断面（軸力とx軸の向きが反対）のどちらで考えても良かったです。理解しやすいパターンで自由体を作成しましょう。個人的には計算が少なくなる自由体をお勧めします。また解答では書いていませんが、時間があれば、M図の傾きがQ図の値と一致しているか、断面力と反力や外力が釣合っているかなどを確認すると、計算ミスが減ります。
まとめ
今回は静定ラーメン構造の断面力解析を解説しました。基本的に、静定梁と同様に考えることが出来ることを確認出来たと思います。
自由体を作成する際は局所座標軸を導入する
がポイントです。ぜひ知識にしてくださいね。
