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片持ち梁の曲げモーメント図は?書き方・公式と三角分布荷重への応用(構造力学)

この記事の要点

片持ち梁の曲げモーメント図は、根元が最大でひたすら直線または曲線で減少していく形だ。荷重の種類(集中・等分布・三角)によって形が変わる。

書き方の手順と公式を、三角分布荷重の場合も含めて整理する。

等分布荷重が作用すると曲げモーメントは二次曲線になります。荷重条件(集中荷重・等分布・三角形分布)によって図の形が変わります。

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片持ち梁の曲げモーメント図は、簡単に描けます。

片持ち梁の先端は、曲げモーメントが0です。

端部の曲げモーメントが最大です。

よって、曲げモーメント図は三角形のような形になります。

今回は、片持ち梁の曲げモーメント図の書き方、公式、計算、三角分布荷重との関係について説明します。

※曲げモーメント図の書き方、片持ち梁の意味は、下記が参考になります。

曲げモーメント図とは?書き方・正負・引張側をわかりやすく解説

断面力図ってなに?断面力図の簡単な描き方と、意味

片持ち梁とは?固定端・自由端・曲げモーメント・たわみをわかりやすく解説

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片持ち梁の曲げモーメント図は?

片持ち梁の曲げモーメント図を下図に示します。

片持ち梁の曲げモーメント図


片持ち梁の曲げモーメント図は簡単に描けます。

まず、片持ち梁の先端に生じる曲げモーメントは0です。

また、片持ち梁の固定端部で、曲げモーメントが最大となります。

この2点を結べば、曲げモーメント図が完成です。

片持ち梁の曲げモーメント図は、三角形の形をしています。


ただし、等分布荷重が作用する場合、曲げモーメントの分布が曲線になります。下図をみてください。これが、等分布荷重が作用する片持ち梁の曲げモーメント図です。

等分布荷重と片持ち梁の曲げモーメント図


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

片持ち梁の曲げモーメント図と計算

等分布荷重が作用する片持ち梁の曲げモーメントを計算し、曲げモーメント図を書きましょう。

片持ち梁と等分布荷重


B点を起点に、モーメントのつり合いを考えます。


Mx+wx×x/2=0

Mx = -wx^2/2


です。xは先端からの距離です。距離が大きくなるほど曲げモーメントが大きくなりますね。また、曲げモーメントは距離の二乗に比例するので、曲げモーメント図は曲線(二次関数)です。


曲げモーメント図は、下記が参考になります。

曲げモーメント図とは?書き方・正負・引張側をわかりやすく解説

断面力図ってなに?断面力図の簡単な描き方と、意味

片持ち梁の曲げモーメントの公式と三角形分布荷重

片持ち梁の曲げモーメントの公式を、下記に示します。


・先端集中荷重 片持ち梁

先端集中荷重 片持ち梁


・等分布荷重 片持ち梁

等分布荷重 片持ち梁

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

等分布荷重が作用する片持ち梁とは?3分でわかる計算、応力、せん断力、たわみ、公式


・三角形分布荷重 片持ち梁

三角形分布荷重 片持ち梁

三角形分布荷重については、下記が参考になります。

三角形分布荷重とは?1分でわかる意味、作用点、集中荷重との関係、片持ち梁

片持ち梁の曲げモーメント図を整理した表を示します。

荷重条件モーメント図の形固定端の最大値
先端集中荷重P直線(三角形)M=PL
等分布荷重w二次曲線(放物線)M=wL2/2
三角形分布荷重w三次曲線M=wL2/6

まとめ

今回は片持ち梁の曲げモーメント図について説明しました。

意味が理解頂けたと思います。

片持ち梁の曲げモーメント図を書くのは簡単です。

固定端に生じる曲げモーメントの求め方を覚えてくださいね。

片持ち梁の曲げモーメントの公式は簡単なので、暗記すると良いですね。

下記の記事も参考になります。

片持ち梁の曲げモーメントを求める例題|集中荷重・等分布荷重の解き方を解説

断面力図ってなに?断面力図の簡単な描き方と、意味

等分布荷重が作用する片持ち梁とは?3分でわかる計算、応力、せん断力、たわみ、公式

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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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