【建築構造】静定構造物と不静定構造物
こんばんは、ひろです
今回は、静定構造物と不静定構造物がどういったものなのかについて説明していきたいと思います！
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構造物の種類
まずはじめに構造物の種類から説明していきたいと思います。
構造物をその性質ごとに分類していくと次の通りに分類されます。
構造物は大きく分けると安定構造物と不安定構造物の2種類に分けられます。さらに、安定構造物の中でも静定構造物と不静定構造物の2種類に分類されます。
ここからは、それぞれの構造物の特徴について解説していきます！
安定構造物と不安定構造物
安定構造物とは外力が働いてもすぐに崩壊しない、力学的に成立する・安定している構造物のことを言います！
また、安定構造物には静定構造物と不静定構造物の2種類があります。
安定構造物には、下の図のような構造物が含まれます！
不安定構造物とは安定構造物と違い、外力が働くと崩壊する力学的に成り立たない構造物のことを言います。
静定構造物
静定構造物とは安定構造物の中でも力のつり合い（ΣH=0, ΣV=0,ΣM=0）の式を解くことで、反力・応力を求めることができる構造物のことを言います。なので、基本的には反力数が３つ以下の安定構造物は静定構造物と考えてもらって大丈夫です！（ただし、例外もある ex. 3ヒンジラーメン 反力数4 ）
静定構造物の特徴としては、片持ち梁や単純梁などのシンプルな構造であることがあげられます。
また、シンプルな構造なので少しでも拘束条件を緩めると不安定構造物になります。
つまり、「ギリギリ不安定にならない、シンプルな構造」と捉えることができます！
不静定構造物
不静定構造物とは静定構造物と違い、力のつり合い条件だけでは反力・応力を求めることができない構造物のことを言います。不静定構造物の反力・応力を求めるには力のつり合い条件に加えて、変形に関する条件も必要になってきます！
不静定構造物の特徴としては、安定のために必要以上に余分な反力もしくは部材が存在しているため、構造物の一部が損傷しても崩壊しないことがあげられます。（崩壊するまでの余裕度が高い）
また不静定構造物の中でもさらに、反力が余分な外的不静定構造物と部材が余分な内的不静定構造物に分類することもできます。
構造物の見分け方
ここまでの説明で、静定構造物と不静定構造物では反力・応力の求め方が違うことがわかりました。
つまり、反力・応力を求める際にはまず静定構造物なのか不静定構造物なのかを知ることが大事になります。
反力の数と力のつり合い条件式の数が同じであれば静定構造物、同じでなければ不静定構造物と判断することができるのですが、慣れてくるまではすぐに判断することが難しいかと思います。
そこで、ここからは構造物の安定・不安定、静定・不静定を判断する方法として次の判定式を使ったものを紹介したいと思います！
判定式の結果
m < 0 のとき 不安定構造物
m = 0 のとき 静定構造物
m > 0 のとき 不静定構造物
となります。また不静定構造物のときの m の値を不静定次数といい、
m次の不静定構造物といったりします。
ただし、判別式が使えない場合もあるので注意してください！
まとめ
今回は、構造物の種類とその特徴について解説しました。
今回の内容は構造力学の基本中の基本ですが、重要な内容です！
静定構造物と不静定構造物では解法が違うので、最初に対象とする構造物が静定構造物か不静定構造物かを把握することが大事です！
判別式の使い方についてはまた別の機会に詳しく説明しようと思います！
このnoteでは、建築・建築学生の生活についてなるべくわかりやすい情報を提供していきます！
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