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トラス構造が強い理由は?力の流れと計算、身近な例、ワーレントラス構造とは?

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トラス構造が強い理由は、トラス部材に「ほぼ軸力だけ」作用するからです。一般に部材は、曲げモーメントやせん断力と比べて、比較的、軸力(軸方向に作用する引張力、圧縮力)に対して強いです。よって、ほぼ軸力のみ作用するトラス構造は、変形も小さく、大きな荷重に抵抗できます。今回はトラス構造が強い理由、力の流れと計算、身近な例、ワーレントラス構造について説明します。トラス構造の詳細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

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トラス構造が強い理由は?

トラス構造が強い理由は、トラス部材に「ほぼ軸力だけ」作用するからです。なぜ軸力のみ作用するかというと、トラス構造を構成する部材が「三角形を作るように構成され、かつ、部材がピン接合される」からです。


トラス構造が強い理由


一般に部材は、曲げモーメントやせん断力よりも、比較的「軸力(軸方向に作用する引張力、圧縮力)に対して強い」傾向があります。身近にあるもので確認してもよいでしょう。ペンの軸方向に沿って「引っ張る、押す」と中々かたいですが、両端をもって曲げるのは比較的簡単です。


よって、ほぼ軸力のみ作用するトラス構造では変形も小さく、ラーメン構造や梁構造と比べて大きな荷重に抵抗できます。


ただし、トラス部材に作用する圧縮力には注意が必要です。圧縮力は「座屈」という不安定現象を引き起こし、急激に耐力が低下します。


トラス構造と座屈


トラス構造、座屈の詳細は下記も参考になります。

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

座屈とは?座屈荷重の基礎知識と、座屈の種類

トラス構造の力の流れと計算方法は?

トラス構造の力の流れは計算により簡単に確認できます。トラス構造の計算方法は主に下記があります。


・節点法 ⇒ 節点で部材断面を切断し、節点に作用する外力、部材力(軸力)の力のつり合い(ΣH=0、ΣV=0)から未知数(部材の軸力)を求める方法

・断面法 ⇒ トラスを任意の位置で切断し、せん断力やモーメントのつり合いから部材軸力を求める方法


節点法、断面法の詳細な計算方法は下記をご覧ください。

節点法ってなに?節点法でトラスの軸力を求める方法

断面法とは?1分でわかる意味、リッター法、クルマン法、計算、節点法との違い

トラス構造の身近な例、ワーレントラス構造とは?

トラス構造の身近な例の1つが「橋」です。毎日の通勤やお出かけの風景の一部になって忘れがちですが、自動車や電車など大きな荷重が作用する橋は「トラス構造」とすることが多いです。


なお、トラス構造の種類にワーレントラス構造があります。ワーレントラスとは上弦材、下弦材、斜材が正三角形を構成するようなトラス構造です。


トラス構造の身近な例とワーレントラス


トラス構造の橋の種類、建物の詳細は下記をご覧ください。

トラス構造の橋とは?1分でわかる意味、なぜ強い、種類、計算

トラス構造の建物は何がある?有名な建物は?なぜ強い?

まとめ

今回はトラス構造が強い理由について説明しました。トラス構造が強い理由は「トラス部材に、ほぼ軸力のみ作用する」からです。一般に部材は、曲げモーメントやせん断力よりも、軸力に強い傾向があります。トラス構造の詳細やラーメン構造も勉強しましょう。下記をご覧ください。

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

ラーメン構造とは?1分でわかる意味、特徴、由来、メリットとデメリット

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