不安定構造物とは？1分でわかる意味、判別法、反力との関係、安定構造物との違い
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不安定構造物とは、力学的に成立しない構造物のことです。不安定構造物に外力を加えると、直ちに崩壊します。一方、力学的に成立する構造物を、安定構造物といいます。今回は、不安定構造物の意味、判別法、反力との関係、安定構造物との違いについて説明します。安定構造物の意味は、下記の記事が参考になります。
安定構造物とは？1分でわかる意味、反力数、静定状態、確認方法
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不安定構造物とは？
不安定構造物とは、力学的に成立しない構造物のことです。不安定構造物に、外力を加えると直ちに崩壊します。下図を見てください。左側の支点がピン、右側は支点が無いです。この構造物に外力が作用した瞬間、崩壊します。
私たちの身の回りにある建築物は、当たり前ですが「安定」しています。不安定構造物は１つも無いです。
下図をみてください。単純梁といいます。単純梁は静定構造物といいます。※静定構造物の意味は、下記の記事が参考になります。
静定構造物は、安定構造物の１つです。しかし、１つの支点が壊れると、不安定構造物になります。
よって、実際の建築物は、普通、支点を増やして安定性を高めます。これを不静定構造物といいます。不静定構造物、静定構造物の違いは下記の記事が参考になります。
※外力の意味は、下記が参考になります。
不安定構造物の判別法
不安定構造物は、判別式により判断できます。下式をみてください。
- m＝（n+s+r）－2k
nは反力数、sは部材数、rは剛節接合部材数、kは節点数です。この式より、ｍが0未満になれば、不安定構造物です。
また、
ｍ＝0 ⇒ 静定構造物
ｍ＞1 ⇒ 不静定構造物
です。
不安定構造物と反力の関係
不安定構造物は、反力を伝える支点の数が足りていません。下図の構造物は、外力が作用すると、部材が回転します。この回転の力に対して抵抗する支点が無いのです。回転を拘束する支点を、固定支持といいます。固定支持の詳細は、下記の記事が参考になります。
固定支持とは？1分でわかる意味、記号、境界条件、周辺固定支持
上図の構造物に、支点を１つ増やします。支点の数が増えると、安定構造物となります。
不安定構造物は、反力を伝えることができない、と覚えてくださいね。
不安定構造物と安定構造物の違い
不安定構造物と安定構造物の違いを、下記に整理しました。
不安定構造物 ⇒ 外力が作用したとき、ただちに崩壊する構造物。力学的に成立しない。
安定構造物 ⇒ 外力が作用しても、ただちに崩壊しない構造物。力学的に成立している。
まとめ
今回は不安定構造物について説明しました。意味が理解頂けたと思います。不安定構造物は、外力が作用するとただちに崩壊する構造物です。私たちの身の回りにある構造物は、全て安定構造物といえます。静定構造物、不静定構造物の意味も理解しましょう。下記の記事も併せて参考にしてくださいね。
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