ウェブとフランジ、曲げモーメントとせん断力の関係【建築士試験】
こんにちは！ゼロ所長です。
今日は、ウェブとフランジ、曲げモーメントとせん断力の関係について考えるね。
こんな問題が出題されることがある。
はりの継手は、せん断力をフランジ継手が負担し、曲げモーメントをウェブ継手が負担するものとして設計した。
正解は・・・ ×となるのだけど、なぜだかわかる？
知識ゼロの人が読んだら意味不明の文章だね。
一緒に考えてみよう。
ウェブとフランジの違い
結論を書くと「 せん断力はウェブ継手が負担、曲げモーメントはフランジ継手が負担 」する！
問題文は説明が逆さになっているので誤りなんだ。
まずは、ウェブとフランジの意味から理解しよう。
ウェブとフランジは鋼材をつくる「板の名称」だ。
フランジは両側（両端）から挟む板のこと（よってフランジは２枚ある）、ウェブはフランジに「挟まれる板」のことだ。
H形鋼でいうと、カタカナの「エ」の上下の横線が「フランジ」、横線に挟まれる縦線がウェブになるね。
言葉だけで丸暗記すると忘れやすいから、できるだけ形状のイメージと結びつけて覚えよう！
たとえば、フランジの「フ」を書くとき、横線から書き始めるね。
これと上下の横線がフランジであることと結び付けるとかね。
あとはウェブの「ウ」を書くとき縦線から書き始めるから、縦方向の板になるウェブを連想するとかもOK。
ウェブとフランジ、曲げモーメントとせん断力の関係
実は、ウェブとフランジはそれぞれ別の役割があるんだ。
それは
フランジ ⇒ 曲げモーメントを負担する
ウェブ ⇒ せん断力を負担する
ってことだ。なんでかっていうと、曲げ応力度とせん断応力度の分布形状が関係している！
実は曲げモーメントによる応力度（曲げ応力度）は下図のように、上下の端部付近が最も大きな値となるんだ。
一方、せん断応力度の分布をみると、中央付近で最大となり、上限端部付近ではゼロに近くなる！
両者の応力度の分布をみると一目瞭然だね。
つまり、こういうことなんだ。
曲げ応力度の値 ⇒ 上下端部付近で大きい ⇒ 断面の上下端部に配置されたフランジが抵抗
せん断応力度の値 ⇒ 中央部付近で大きい ⇒ 断面の中央付近に配置されたウェブが抵抗
ちなみに、関係性を丸暗記したかったら、文字数の多い同士が対応する（フランジは4字で曲げモーメントは7字、ウェブは3字でせん断力は4字）ような覚え方はどうかな？
まとめ
よし。これまでの情報を元に整理しようか。
曲げ応力度の値 ⇒ 上下端部付近で大きい ⇒ 断面の上下端部に配置されたフランジが抵抗
せん断応力度の値 ⇒ 中央部付近で大きい ⇒ 断面の中央付近に配置されたウェブが抵抗
せん断力はウェブ継手が負担、曲げモーメントはフランジ継手が負担
こんなかんじで問題を解けるよ。
参考
最後に参考にした記事を掲載しておくね～。それでは～。
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