軸方向力の求め方は？ラーメン構造の軸力の求め方、トラス構造の軸力の求め方

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軸方向力は部材の軸方向（部材の長さ方向に平行）に作用する応力（部材の断面内部に生じる力）です。部材を引張る軸方向力を「引張応力」、部材を縮める軸方向力を「圧縮応力」といいます。

下図をみてください。部材の軸方向に引張荷重が作用した状態で静止しています（力が釣り合っている）。手元にある鉛筆やボールペンを両手で引張った状態を確認すれば良いでしょう。このとき、ペンの途中を仮想的に切断して、断面にどのような応力が生じているか確認します。

軸方向力の求め方1

部材が静止した状態なので部材の内外で力は釣り合っています。よって、仮想的に切断した部材を取り出して、力のつり合いを考えます。引張荷重は部材軸方向に作用しており、力が釣り合うためには「引張荷重と反対方向に、同じ大きさの力が作用する」必要があります。

軸方向力の求め方2

数式で表すと下記となります。引張荷重をP、引張応力をNとすれば

∑H＝0

P－N＝0

N＝P

です。部材に圧縮荷重が作用すれば、断面に逆方向の力が作用して釣り合います。次にラーメン構造の軸方向力（軸力）を求め方の考え方を解説します。実際の計算の流れはラーメン構造の計算方法をご覧ください。

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ラーメン構造は柱と梁で構成されます。柱は鉛直方向の部材、梁は水平方向の部材です。よって、柱と梁に荷重が作用します。まずは、これらの荷重による支点反力を求めた後、柱、梁を任意の位置で切断して、力のつり合いから軸方向の応力（軸方向応力）を求めます。

軸方向力の求め方3

トラス構造の軸力の求める場合、トラス部材の節点周りの力のつり合いから軸力を求める「節点法」と、トラスを任意の断面で切断し、せん断力やモーメントのつり合いから、部材力を求める方法である「断面法」があります。トラス部材の軸力を求める方法も、前述した梁やラーメン構造の軸力を求める方法と考え方は同じで、力のつり合いが基本的な考え方となります。詳細は下記をご覧ください。

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