構造設計に関すること

応力を算定する時本当に反力は必要なのか?

今回の記事は、オチも何にもありませんので、あしからず。突然、学生時代から考えていた疑問が再発しまして・・・。

僕が知っている限り、応力を求めるためには必ず反力が必要になります。もちろん実務的には、例えば等分布荷重単純梁の曲げモーメントがwl^2/8のように、荷重とスパンの関係だけで求めています。

しかし、「wl^2/8」を導く場合、まず力の釣り合い式を組み立てて、水平、鉛直、曲げの釣り合いから、両端部の反力を算定します。

その反力から最大部の曲げ(スパンの中央)を算定するのです。一連の計算結果が「wl^2/8」になります。

 

一方、実現象は?というと、「まず部材に荷重が作用する」⇒「荷重により応力が発生する」⇒「応力(梁ならせん断力と曲げ)が支点まで伝わり、反力が発生する。」のように、荷重は梁から支点へ伝わります。

つまり、反力は応力が支点に伝わった結果であって、応力の値は反力が分かる前に既知となっています。

荷重が支点まで伝わるにも「時間差」があるでしょうから、支点に伝わるより早く応力は既知である、と言えるのです(例えば支点間距離の中央の応力など)。

 

僕は学生時代にコレが良くわからなくて悩んでいました。

「なぜ応力を求めるために反力が必要なのだ」、「応力が伝わって反力じゃないのか」と。つまり、反力なんか求めなくたって、応力は発生しているじゃないか!という疑問。

例えば実験では、反力なんて求めずに応力を知ることができます。歪ゲージを取り付けた状態で荷重を作用させれば、歪と荷重の関係から「応力」は明らかです。

これは理論と実現象の矛盾でしょうか?特に話題になることが無いので、僕が理論を見落としていると思いますが・・・。

「反力」と「応力」。まだまだ奥が深いな、と思う話でした。

それでは。

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