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今週のアドバイス(2019.02.25)

モーメントと曲げモーメントの違いをアドバイスするよ!

力学で最初にわからなくなりやすいのは、モーメントだろうと思う。
そこで、今回は「モーメントと曲げモーメントをしっかり区別しよう!」というテーマでアドバイスする。

モーメントとは「回転させようとする作用」だよ。
曲げモーメントとは「わん曲させようとする作用」だよ。部材に生じる応力のひとつで、1対のモーメントになる。
図でその違いをよく確認しよう!

モーメント、曲げモーメント

この違いが理解できているか、例題を使って考えるぞ。

〔例題〕

図のような荷重を受けるはりのB点の曲げモーメントを求めよ。

B点の曲げモーメント

〔解答〕

1)反力を求める。

  • ΣMB = -1kN×1m-VC×1m = 0・・・①
  • ∴VB = 2kN(上向き)
  • ΣY = 2kN+VC-1 = 0
  • VC = -1kN(下向き)

2)応力を求める。

  • MB(左)= -1kN×1m = -1kN・m・・・②

したがって、B点の曲げモーメントは1kN・m

B点の曲げモーメント

ではこの例題について、次の3つの問を考えてみよう。

〔問1〕

解答の①式と②式は、モーメントの式ですか、それとも曲げモーメントの式ですか。

①式は、モーメントの式だよ。
つりあい条件式の「ΣM = 0」は「回転しない」という式になる。

②式は、曲げモーメントの式だよ。
曲げモーメントは1対のモーメントであり、解答では左側を計算している。

〔問2〕

B点はピンにのっています。
モーメントは0ですか。

モーメントは0(ΣMB = 0)だ。
ただし、注意してほしいのは、B点がピンにのっているという理由でΣMB = 0が成り立つわけではないよ。つりあいがとれているからΣM = 0が成り立つのであって、A点でもC点でも、どの点でもΣM = 0が成り立つけど、距離がわからないと式がたてられないので、距離のわかる構造物の中でモーメントの式をたてるんだ。

〔問3〕

B点はピンにのっています。
曲げモーメントは0ですか。

ピンにのっていても、曲げモーメントは0にはならないよ。

部材がピンで接合されているときは、部材がわん曲せず、曲げモーメントは0になる。
ピンにのっているだけでは、部材がわん曲し、曲げモーメントは0にはならないよ。

曲げモーメント = 0(わん曲しない)

曲げモーメントは0ではない(わん曲する)

構造力学はある瞬間、それまでモヤモヤしていたものがすっきり晴れて、突然視界が開けたように解けるようになるぞ。
この「ある瞬間」は、「回転モーメント曲げモーメント違う」といった、極めて基本的な内容を真に理解できたときにやって来る。
構造力学が苦手だと思っていても、この言葉を信じて「ある瞬間」がくるまで粘り強く問題を解き続けてくれ。

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