建築学生が学ぶ構造力学

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梁の反力の求め方|つり合い条件式と演習問題で計算を身につける

この記事の要点

構造力学で最初につまずくのが「反力の求め方」だという話をよく聞く

つり合い条件式(ΣF=0、ΣM=0)を立てることは難しくないが、モーメントの基点の選び方や符号の扱いで混乱することが多い。

基点をどこに取ると計算がシンプルになるかをつかむと、複雑な荷重パターンでも自信を持って解けるようになる。演習問題を通じて手順を定着させる。

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反力の求め方を、演習を通して学んでいきましょう。また、梁の種類も併せて説明します。※梁の種類、単純梁、反力については下記が参考になります。

梁の種類とは?大梁・小梁・片持ち梁の違いと材料別(RC・鉄骨・木造)の断面形状

単純梁と両端固定梁の違いとは?曲げモーメント・たわみの公式と設計への影響

反力ってなに?反力の求め方と支点反力

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梁の反力を求める演習問題

問題(1).次の単純梁の反力を求めなさい。

静定梁の演習1

ΣH=0より


ΣV=0より


ΣM=0より、A点に関するモーメントのつり合い


さらに、RAを求めます。

となります。


問題(2).次の単純梁の反力を求めなさい。

静定梁の演習2

ΣH=0より


ΣV=0より


ΣM=0より、A点に関するモーメントのつり合い


さらに、RAを求めます。

となります。


問題(3).次の単純梁の反力を求めなさい。

静定梁の演習3

ΣH=0より


ΣV=0より

等分布荷重をまず、集中荷重に変換します。※等分布荷重については、下記が参考になります。

等分布荷重とは?集中荷重との違い・単位・使い方を解説


集中荷重に変換すると:w×L

つまり、w×Lの荷重が中央点(L/2)に作用することになります。


ΣM=0よりA点に関するモーメントのつり合いは


さらに、RAを求めます。

となります。

問題(4).次の単純梁の反力を求めなさい。

静定梁の演習4

ΣH=0より


ΣV=0より



ΣM=0よりA点に関するモーメントのつり合いは


さらに、RAを求めます。

となります。


問題(5).次の単純梁の反力を求めなさい。

静定梁の演習5

ΣH=0より


ΣV=0より


ΣM=0よりA点に関するモーメントのつり合いは


さらに、RAを求めます。

となります。


問題(6).次の単純梁の反力を求めなさい。

静定梁の演習6

ΣH=0より


ΣV=0より

分布荷重をまず、集中荷重に変換します。

集中荷重に変換すると:w×b

つまり、w×bの荷重が中央点(b/2)に作用することになります。


ΣM=0よりA点に関するモーメントのつり合いは


さらに、RAを求めます。

となります。


問題(7).次の単純梁の反力を求めなさい。

静定梁の演習7

ΣH=0より


ΣV=0より

等分布荷重をまず、集中荷重に変換します。

集中荷重に変換すると:w×b

つまり、w×bの荷重が中央点(b/2)に作用することになります。



ΣM=0よりA点に関するモーメントのつり合いは


さらに、RAを求めます。

となります。

混同しやすい用語

反力

支点が外力に対して発揮する力のこと。力のつり合い(ΣF=0、ΣM=0)から求められる。

応力(内力)

部材の内部に生じる力のこと。反力が決まった後、各断面の軸力・せん断力・曲げモーメントとして求められる。反力とは異なる概念。

試験での問われ方|管理人の一言

反力を求める際、最も重要なのは「モーメントのつり合い式(ΣM=0)」を正しく立てることです。力点・支点の距離を間違えないよう、図を丁寧に描きながら計算する習慣をつけましょう。

梁の反力の求め方を整理した表を示します。

つり合い条件求まる反力
水平力のつり合いΣH=0水平反力H
鉛直力のつり合いΣV=0鉛直反力RA・RB
モーメントのつり合いΣM=0(任意点周り)一方の鉛直反力を先に決定

まとめ

今回は演習問題を通して、梁の反力を勉強しました。次は、断面力について勉強し、断面力図の描き方を学びましょう。下記が参考になります。

断面力とは?意味・種類・計算・応力との違い

断面力図ってなに?断面力図の簡単な描き方と、意味

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意味を読んで終わりにせず、実際に理解できているかチェックしてみましょう。

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ハナダユキヒロ

この記事を書いた人

ハナダユキヒロミツメラボ

設計事務所に7年勤務。2010年より「建築学生が学ぶ構造力学」を運営(16年以上)。著書「わかる構造力学」「わかる構造力学(改訂版)」(工学社)。

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