正曲げとは？1分でわかる意味、負曲げとの違い、ラーメン構造との関係
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正曲げとは、部材を下側凸に変形させる曲げモーメントです。似た用語で、「負曲げ」があります。正曲げと負曲げの違いを理解しないと、梁やラーメン構造の断面力図が描けません。今回は、正曲げと負曲げの意味、違い、ラーメン構造との関係について説明します。※モーメントについては下記の記事が参考になります。
力のモーメントってなに？本当にわかるモーメントの意味と計算方法
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正曲げとは？
正曲げは、部材を下側凸に変形させる曲げモーメントです。逆に、上側凸にさせる曲げモーメントを負曲げといいます。
下図を見てください。単純梁に下側向きの荷重が作用します。このとき、梁は下側凸に変形しますね。
両端はピン支点なので曲げは生じません。中央の曲げモーメントは、「正曲げ」です。
下図は両端固定梁です。下側向きの荷重が作用すると、下側に正曲げが生じます。さらに端部では、上側に負曲げが起きます。
正曲げと負曲げは、曲げモーメントの回転する向きよりも、「部材がどのように変形するか？」を覚えたほうがイメージしやすいです。
ただ、計算するときは正曲げと負曲げの回転する向きが必要です。下図に示しました。
正曲げと負曲げとの違い
正曲げと負曲げの違いは下記に整理しました。
- ・正曲げ ⇒部材を下側凸に変形させる曲げモーメント
- ・負曲げ ⇒部材を上側凸に変形させる曲げモーメント
正曲げ・負曲げは、相対的な評価なので、定義が逆になっても計算は可能です。ただし、現在の構造設計の実務、構造力学では上記の定義が一般的です。
※ラーメン構造の柱は、下側・上側という定義では無いです。後述しました。
断面力図の描き方、ラーメン構造との関係
断面力図は、部材に作用する応力が一目でわかる図です。構造設計でも、部材の断面力図はよく描きます。
梁の断面力図の描き方は下記が参考になります。
断面力図と描く時のポイントは、梁の変形をイメージすることです。ただし、機械的に処理するためには、正・負の位置を暗記しましょう。下図に梁の正曲げと負曲げの定義を示しました。
ラーメン構造は、下図のように正曲げと負曲げを区別します。
まとめ
今回は正曲げ、負曲げの意味や定義について説明しました。意味が理解頂けたと思います。正曲げと負曲げの定義は必ず理解してください。また、梁やラーメン構造の断面力図を描けるように勉強しましょうね。
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