反力
反力は、梁や構造物を支えている支点が、加わった荷重につり合うように押し返す力のことです。荷重で構造物が動かないのは、支点がちょうど同じ大きさの力で支え返しているからです。力の釣合いの式を使って求め、その後の曲げモーメントやせん断力の計算の出発点になります。
セクション別の図解
求めた反力を使って、任意の断面で「反力×距離」から曲げモーメントを計算する流れが示されています。
反力は、構造計算のいちばん最初に求める量で、その後のあらゆる計算の起点になります。反力が分かれば、梁の任意の位置で支点から切り出して「反力×その点までの距離」を計算することで、曲げモーメントが求まります。せん断力 (梁をずらそうとする力) も反力から計算できます。つまり反力を正しく求められないと、その後の計算がすべて狂ってしまうため、釣合いの式を使って確実に求めることがとても大切です。
左に外から加わる下向きの荷重、右に支点が返す上向きの反力を並べ、両者がつり合っている関係が示されています。
荷重と反力は、向きと役割が逆の関係にあります。荷重は外から構造物に加わる力で、ふつう下向きにかかります。反力は、その荷重を支点が支え返す力で、上向きに働きます。構造物が静止しているとき、加わった荷重の合計と反力の合計はちょうどつり合っています。「加える力が荷重、支える力が反力」と整理し、両者がバランスしていると考えると、計算の意味がつかみやすくなります。
単純梁の一方の支点まわりでモーメントの釣合い (ΣM=0) を立て、反力を計算する手順が、距離と矢印で示されています。
反力は、力の釣合いの式から求めます。まず一方の支点まわりでモーメントの釣合い (ΣM=0、回そうとする効果の合計がゼロ) を立てると、もう一方の支点の反力が分かります。次に上下方向の力の釣合い (ΣV=0) を使えば、残りの反力も求まります。集中荷重の場合、反力は荷重点から各支点までの距離の比で分かれ、荷重に近い支点ほど大きくなります。この2式を順に使うのが反力計算の定石です。
関連用語
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