■トラスの定義 真直な部材で、ピン接合され、軸力のみを受ける、骨組み構造をトラスと言います。 従って、トラス構造では、曲げモーメントは発生しないとします。 なお、軸力の符号は、一般に、引張りを正、圧縮を負とします。 ■静定トラス (改訂2014-2-30) (1) 外力を部材方向にベクトル分解し、各部材に作用する引張り力を算出します。 三角形の公式 a/sinθa = b/sinθb = c/sinθc を用いて、 Ta = -F・La/Lc = -F・sinθa/sinθc Tb = F・sinθa/sinθc = F・sinθa/sinθc なお、Taの値は、圧縮力の意味で負(-)とした。 応力は、部材の断面積で割って σa = Ta / Aa σb = Tb / Ab (2) 各部材変位は、フックの法則にて ヤング率Eとして、 δa= Laσa/Ea δb= Lbσb/Eb (3) 荷重作用点での水平および鉛直方向の変位は、近似的に、→詳細説明 右方向:δh= {δacosθa + δbcosθb} / sinθc 下方向:δv= {-δasinθa + δbsinθb} / sinθc 但し、上式は 変位δaを、負(-)の値にしての代入とした。 *圧縮部材の強度計算: 座屈荷重を Pkとして、 Pk>Tb オイラーの公式を用いて、 Pk = nπEI/Lb2 但し、両端共ピン接合の故 n = 1 なお、本例(図1)で角度が直角の場合を材力演習問題に見掛けられる。 ■不静定トラス 一例として、図2について説明します。部材に左より添え字A,B,Cを付記して、 力の釣合いは、 水平方向 TA・sinθ- TC・sinθ= 0 鉛直方向 TB + TA・cosθ + TC・cosθ- P = 0 従って、 TB+ 2TA・cosθ - P = 0 -- (1) 変位は、 微小にて近似的に δA= δC= δBcosθ 縦弾性係数の式にて、δA= TALA / AAEA δB= TBLB / ABEB -- (2) LB = LAcosθ であり、従って、 TB = ABEBTA / { AAEAcos2θ } --- (3) 従って、TA,TBは、連立方程式(1),(3)にて 変位はこれを式(2)に代入で求まります。 ■仮想仕事の原理による解法 単位荷重法で、特定箇所の特定方向の変位δを求める方法手順は下記の通り。 ・与えられた外力下に於ける、各部材力Tk、軸方向変位δkを前述の如く算出する。 ・求むべき変位の箇所に、その方向の、大きさを1とする外力 F' を想定し、 この仮想外力のみが作用する場合の各軸力T'kを算出する。 ・仮想仕事の原理にて、求むべき変位を下記式で算出できる。 δ=k Tk・Tk'・Lk Ek・Ak または δ= k買ツkT'k なお、 添え字k:部材No. L:部材長さ, A:部材の断面積, E:ヤング率 静定トラスの例の図1の場合、 δa= δaT'a + δbT'b なお、 T'a= sinθa/sinθc T'b= sinθb/sinθc |
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■ 静定トラスの一般解法 (rev 2014-2-7) 下記は キングポスト・トラスの例で、表中の赤下線で示すように、上弦 AG, GE に大きな力(圧縮)が作用する。 →軸力の算出詳細 ![]() |