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外力のモデル、外力の種類とは?

・外力の種類
構造物に作用する外力は、長期荷重や短期荷重と呼ばれる外力に分類されます。まず、短期荷重とは地震、風、雪、衝撃など短期にかかる荷重をいいます。また、建物の自重や建物内にいる人や家具など、建物に対して長期的に作用している荷重を長期荷重といいます。自然が発生させる短期外力も、地域差によって、例えば雪国では、積雪荷重は長期に当たります。建物の構造設計をする際、短期荷重は、長期荷重の1.5〜2倍の大きさを想定します。

・外力のモデル
構造力学の問題で良く使われる外力のモデルは集中荷重と等分布荷重です。集中荷重は1点に集中して作用する荷重です。等分布荷重は力の大きさ/作用する長さで良く表されています。この2つの特徴をよく理解しましょう。

集中荷重の図


等分布荷重の図

図のように、集中荷重と分布荷重の違いが直感的にわかるでしょう。また、分布荷重は反力を求める計算を行う際、計算過程を簡単化するために集中荷重へと置き換えます。単位からわかるように、分布荷重→集中荷重と変換するには、分布荷重×作用している長さを計算すれば良いです。

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