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ワーレントラスとは?1分でわかる意味、特徴、軸力(部材力)の計算、鉛直材との関係

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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。

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

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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。

トラス構造の圧縮材と引張材の違い


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

まとめ

今回はワーレントラスについて説明しました。ワーレントラスとは上弦材、下弦材、斜材で正三角形を構成するようなトラス構造です。束材(鉛直材)が無いことが特徴です。ワーレントラスの部材力は、他のトラス構造と同じ方法で解けます。下記も併せて勉強しましょうね。

トラス構造とは?1分でわかるメリット、デメリット、計算法

節点法ってなに?節点法でトラスの軸力を求める方法

断面法とは?1分でわかる意味、リッター法、クルマン法、計算、節点法との違い

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