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部材の回転とは?1分でわかる意味、たわみ角、梁、モーメントとの関係

部材の回転は、モーメントにより起きる現象です。建築物を支える部材は、大きな回転が起きないよう設計します。両端ピンの梁は、モーメントにより回転し、たわみ角が生じます。今回は部材の回転の意味、たわみ角、梁とモーメントとの関係について説明します。回転方向、モーメントの意味は、下記が参考になります。

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力のモーメントってなに?本当にわかるモーメントの意味と計算方法

部材の回転とは?

部材の回転とは、モーメントにより起きる現象です。下図をみてください。部材の回転とは、ある点を基準に部材が回ることです。


回転と部材の関係


下図をみてください。机の端にペンを置きます。ペンは自分の重さ(自重)により、机から落ちます。落ちる瞬間をよく観察してください。回りながら落ちるはずです。


回転とペン


これは、机の端部を起点にモーメントが作用したといえます。下図をみてください。モーメントは、起点から力の作用位置までの距離をかけた値でしたね。


モーメントと回転


モーメントの意味は、下記が参考になります。

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構造部材は、大きく回転しないような設計が必要です。なお、回転には方向があります。回転方向の意味は、下記が参考になります。

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回転を起こさないためには、端部を「固定」します。固定された支点を固定支点といいます。固定支点の意味は、下記が参考になります。

支点ってなに?支点のモデル化と、境界条件について


回転を許容する支点を、ピン支点、ローラー支点といいます。ピン支点、ローラー支点の意味は、下記が参考になります。

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移動支点とは?1分でわかる意味、可動支点、回転支点との違い、具体例

梁の回転、たわみ角、モーメントの関係

下図をみてください。両端ピン支点の梁があります。外力が作用するとき、梁はたわみます。


梁の回転とたわみ


支点に注目してください。2つの支点に支えられ、梁が落下することは無いです。ただし、支点を起点として「回転が起きようとしている」と分かります。その証拠に、回転による角度が生じています。この角度を、たわみ角といいます。


たわみ、たわみ角の意味は、下記が参考になります。

たわみとは?1分でわかる意味、求め方、公式、単位、記号、計算法

たわみ角とは?1分でわかる意味、公式、単位、例題から学ぶ計算法


ピン支点、ローラー支点が2つ以上あれば、部材が回転し落下することは無いです。ペンと本を使って実際に確認しましょう。

まとめ

今回は部材の回転について説明しました。意味が理解頂けたと思います。部材の回転は、モーメントにより起きる現象です。大きな回転が生じないよう、構造部材は設計します。回転とピン支点、固定支点の関係を覚えましょう。下記の記事も参考になります。

支点ってなに?支点のモデル化と、境界条件について


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