ワーレントラスとは？鉛直材なしの特徴・軸力計算・プラットトラスとの違い

この記事の要点

ワーレントラスとは上弦材、下弦材、斜材が正三角形を構成するようなトラスです。

束材（鉛直材）が無いことが特徴です。

この記事では、ワーレントラスとは何か、鉛直材がない特徴、軸力はどう計算するのか、プラットトラスとどう違うのかを整理します。

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ワーレントラスとは上弦材、下弦材、斜材が正三角形を構成するようなトラスです。

束材（鉛直材）が無いことが特徴です。

ワーレントラスの正三角形に鉛直材を配置すると「プラットトラス」になります。

今回はワーレントラスの意味、特徴、軸力（部材力）の計算、鉛直材との関係について説明します。

プラットトラスの詳細、トラス構造の意味、トラスの計算など下記が参考になります。

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ワーレントラスとは？特徴

ワーレントラスとは上弦材、下弦材、斜材が正三角形を構成するようなトラス構造です。下図にワーレントラスを示します。

ワーレントラス橋

ワーレントラスは束材（鉛直材）が無いことが特徴です。ワーレントラスに鉛直材を入れるとプラットトラスになります。プラットトラスの詳細は下記をご覧下さい。

プラットトラスとは？1分でわかる意味、特徴、計算、ハウトラスとの違い

ワーレントラスの軸力（部材力）の計算

ワーレントラスの軸力は、他のトラス構造と同様の方法で計算できます。下図はH23年の一級建築士試験で出題された問題です。外力Pが作用する時、斜材ABの部材力を求めましょう。

図　ワーレントラスの部材力の計算

トラス構造の軸力を計算する前に、まずは「反力」を求めましょう。

反力の向きを下図のように仮定します。鉛直方向の外力のみ作用しているため、水平反力＝0です。

図　ワーレントラスの部材力の計算

力のつり合い条件より反力を求めます。※左側支点をR1、右側支点をR2とします。

図　ワーレントラスの部材力の計算

左支点を基準にモーメントのつり合い式を考えます。

図　ワーレントラスの部材力の計算

反力の求め方は梁と同じですね。反力の求め方は下記をご覧ください。

反力ってなに？反力の求め方と支点反力

切断法でABの軸力を求めます。トラス部材の軸力を求める方法は「節点法」「切断法」の２つあります。未知数が多いときは切断法を使う方が便利です。

図　ワーレントラスの部材力の計算

上図のように部材ABのトラスを仮想的に切断します。切断した部材ABには引張力が生じていると仮定しましょう。なお部材ABの軸力をNABとします。

切断法では、切断した部材の軸力と「切断して左側（右側）にある外力、反力」とのつり合いを考えます。

図　ワーレントラスの部材力の計算

ここでは切断した左側の外力、反力とのつり合い式を考えます。

図　ワーレントラスの部材力の計算

AB材の軸力を求めるためには、水平又は鉛直方向の力のつり合い式を解く必要があります。NABを含めたモーメントのつり合い式を立てられないからです。水平方向は未知数が多くて解けません。よって鉛直方向の力のつり合い式を立てましょう。

図　ワーレントラスの部材力の計算

斜材ABの軸力は正の値なので、引張力が作用することが分かりましたね。トラス部材の圧縮、引張の違いは下記をご覧ください。

トラス構造の圧縮と引張の向きの見分け方【図解】

このように、荷重が１カ所だけ作用するトラス構造の場合、軸力の計算に根号を含むためやや面倒です。注意しながら計算を進めてください。

ワーレントラスと鉛直材の関係

下図のようにワーレントラスには鉛直材が無いです。鉛直材がない分、部材の本数が減ります。よって少ない部材でトラスを組めるため経済的なトラス構造です。※諸条件により最適なトラス形状は変わります。

ワーレントラス橋

鉛直材のあるトラスとしてプラットトラス、ハウトラスがあります。詳細は下記をご覧ください。

プラットトラスとは？1分でわかる意味、特徴、計算、ハウトラスとの違い

ハウトラスとは？1分でわかる意味、計算、鉛直材の役割

混同しやすい用語

プラットトラス

ワーレントラスの正三角形に鉛直材（束材）を加えたトラス形式です。

鉛直材の有無がワーレントラスとの主な違いです。

ハウトラス

プラットトラスと同様に鉛直材を持つトラス形式ですが、斜材の傾きの向きが異なります。

引張材と圧縮材の配置がプラットトラスと逆になります。

試験での問われ方｜管理人の一言

試験ではワーレントラスの特徴（鉛直材なし、斜材のみで構成）とプラットトラスとの違いが問われます。ワーレントラスは引張・圧縮が交互に配置される斜材で水平力を伝達します。

リッター法（切断法）を使ってワーレントラスの特定部材の軸力を求める問題が出ます。荷重条件と切断面を設定し、モーメントのつり合いで引張・圧縮の判定まで行えるよう練習しておきましょう。

ワーレントラスを整理した表を示します。

項目	内容	備考
形状	上弦材・下弦材・斜材で正三角形を構成	束材（鉛直材）なし
鉛直材の有無	なし（鉛直材を加えるとプラットトラス）	部材本数が少なく経済的
軸力の計算方法	節点法または断面法（切断法）	反力を求めてから解く