構造力学の計算問題は、
反力を求める →応力を求める(応力図を描く)
という作業を行うことになります。
この応力を求める際に必要なのが、応力とは何か?ということです。
私達が扱う応力は3種類です。
「軸力」「せん断力」「曲げモーメント」
この3つの力を理解しなくてはなりません。
今回は「軸力」について。
まず、線材(細長い線状の材)をイメージしていただきたい。
その部材の断面の重心(図心)をつないだ線のことを「材軸」というのですが、
その軸の方向にかかる力を「軸力」又は「軸方向力」といいます。
さらに、この軸力には「+」と「-」があり、一般に、
「+」が引張
「-」が圧縮
を表します。
ここで、例を用いて説明していきます。
ある材を図のように右方向に10[kN]で引っ張ったとします。
ただし、力のつり合い でも説明したとおり、
2級建築士の試験では基本的に、
力が釣り合っている状態(静止している状態)の問題を扱います。
上図の状態では、右方向に移動してしまいます。
静止しているためには、物体の反力と外力の合計が0とならなくてはなりません。
この場合、∑X=0をから、
とならなくてはなりません。
(左側の力は、引っ張られる事による外力、または固定されている際の反力などのイメージです)
この状態を10[kN]で引っ張られていると考え、
「10[kN]の引張力がはたらいている」
「+10[kN]の軸力がはたらいている」
などといいます。
圧縮の場合は逆で、
この状態を
「10[kN]の圧縮力がはたらいている」
「-10[kN]の軸力がはたらいている」
といいます。
トラス問題の解説時にもまた詳しく説明しますが、
プラスとマイナスが混乱してしまう人が多いです。
かなり、まわりくどい説明になってしまいましたが、
大学1年生やゼロからのスタートの方にも、
理解していただくことを目標としております。
基本的な部分さえマスターすれば応用問題も簡単ですので、
ゆっくり説明していきたいと思います。