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トラス構造の軸方向力0の部材（ゼロメンバー）の見つけ方と考え方は？

トラス構造の軸方向力0の部材（ゼロメンバー）は下図に示すT字部あるいはL字部の赤色の部材です。軸方向力0の部材（ゼロメンバー）の見つけ方は「T字部あるいはL字部に着目　⇒　節点まわりの鉛直、水平方向別の力のつり合いを確認する」だけです。

軸方向力0の部材を見つける場合、まずはトラス部材が「T字（3つのトラス部材によりT字を構成する部分）」あるいは「L字（2つのトラス部材によりL字を構成する部分）」の部分に着目します。さらに、T字、L字を構成する部材と節点に作用する外力または反力を取り出して描きます。下図をみてください。節点に外力は作用していません。

節点周りの力のつり合いを考えるとき

・外力

・反力

・部材力

を鉛直方向、水平方向別に整理するだけです。上図のT字部材の場合、外力と反力はゼロなので「部材力同士がつり合う」必要があります。ところが、鉛直方向の部材は１だけなので、力のつり合いがゼロになるためには、部材力もゼロになるしかありません。つまり、鉛直方向または水平方向に部材が１つのみで、かつ、節点に鉛直または水平方向の力が作用してないとき、当該部材は軸方向力0の部材（ゼロメンバー）となります。

次にL字部分を考えます。考え方は同じです。節点には鉛直方向の反力のみ作用しており、水平方向の力は作用していません。さらに、水平方向の部材は１つのみで、水平方向の力のつり合いを考えると、水平部材の軸方向力は0にならないと力がつりあいません。

以上、トラス部材のT字部あるいはL字部を見つけて、力のつり合いを整理するだけで簡単にゼロメンバーが分かります。ただし注意点としては、T字部、L字部だとしても節点に力が作用している場合は、ゼロメンバーにならないことです。下図をみてください。節点に鉛直方向の外力が作用しているため、N1+P＝0より「N1＝－P」となります。

L字部分でも同様です。支点に水平反力が作用していれば、水平部材の部材力は水平反力と釣り合うため、ゼロメンバーでは無いです。

まとめ

今回は、トラス構造の軸方向力0の部材（ゼロメンバー）の見つけ方について説明しました。軸方向力0の部材（ゼロメンバー）の見つけ方は「T字部あるいはL字部に着目　⇒　節点まわりの鉛直、水平方向別の力のつり合いを確認する」だけです。トラス構造の詳細、トラスの部材力の求め方は下記が参考になります。

トラス構造とは？1分でわかるメリット、デメリット、計算法

トラスの部材力を簡単にしらべる方法

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