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トラス構造の基礎用語

ここではトラス構造の基礎用語について勉強します。トラス構造は、皆さんもよく目にする構造形式でしょう。特に橋梁で多くみかけますね。そんなトラス構造は、実際にどのような計算が行われているのか?学ぶ必要があります。まずは簡単な基礎用語について押えておきましょう。


・トラス(truss)

建築の分野にいると、トラスが当たり前の用語になっていますが、よくよく考えてみると「トラス」ってどういう意味でしょうか?英語かなと思って調べてみるとtrussは「束」という意味でした。確かに3つの部材を組み合わせて使っているので、束といえなくもないですけど、少し違うような気がします。トラスというと、トライアングルとかトリプルとかの「tri-」3つのという意味を連想します。まさか、トラスって色々と言葉がかかって「3つの束」って意味だったりして。


構造的に言えば、トラスとは3つの部材を三角形に組み、それぞれの部材が交わる点を「ピン接合」とした構造形式です。よって、トラス構造は全ての部材が両端ピンとなっているため、曲げモーメントが生じないというメリットがあります。

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・節点

トラスの計算をすると、山ほど出てくる用語です。節点とは、部材と部材が重なる部分、梁でいう支点にあたります。トラスをモデル化するときに、白丸で描かれる部分です。あれを節点といいます。


・軸力

先程述べたようにトラス構造には曲げモーメントが生じません。よって自動的にせん断力も生じません。トラスの部材に生じるのは軸力のみとなります。軸力とは、部材の長さ方向に生じる応力です。軸力には圧縮方向に作用する(節点を押すような応力)圧縮軸力と、引っ張り方向に作用する(節点を引っ張るような応力)引っ張り軸力が作用します。


・部材力

なぜか、トラス構造を勉強する時に「部材力」という表現をすることがあります。部材に作用している力だから、部材力でいいのですが、なぜトラス構造だけにそういう用語を使うのかは良くわかりません。要は、部材力は応力ですね。


・節点法

節点周りを仮想的に切って、部材に作用する軸力が引っ張りに作用すると仮定して、あとは力のつりあいにより部材力を求めていく方法です。よって、未知数が多い、節点に部材が集中している場合は求めることができません。支点周りの部材力を求めるのに便利です。


・切断法

節点法では、節点周りを切断していのに対して、切断法では節点から節点間の部材を直接切断します。あとは、モーメントや反力のつりあいを元に未知の力を求めていきます。


いかがだったでしょうか。またトラス構造には、このページには書ききれないほどの構造形式があります。ワーレントラスやキングポストトラス、クイーンポストトラス、キールトラス、不完全トラス等等。要するに三角形を作る方法というのが、数学的に様々ですので、トラス1つをとっても多種多用な構造形式があるのです。


このページでは基本的な用語を説明しましたので、詳しい計算方法については本サイトの各ページをご覧ください。

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