構造用語「荷重、応力度、断面力」とは？1分でわかる意味を解説

荷重、応力度、断面力は一見同じ力に見えますがその役割、使われる場面が異なります。こちらも押さえておきましょう。

上の図のようにある橋に集中荷重がかかっています、橋が折れたり、落ちたりしていない、静止している状態です。その場合集中荷重に対して反力が生じます。2点の反力の力の合計は、集中荷重と同じ大きさになります。これらを外力といいます。一見上から押している集中荷重のみが外力という風に見えますが、なぜ、鉛直反力も外力になるのでしょうか。それでは、ちょっと見方をかえてみましょう。矢印は力です。この状態で橋が人間のように意識があったらどうでしょう。そして橋以外のものをいったん省略してみましょう。

矢印が働いているということは、そこに力がかかっているということです。ですから、橋からみていると3か所から力を受けていることになります(当たって痛いと書いたのは橋に意識があってそこをずっと力で押されているイメージです)。橋からみるとこの3つの力は外力ということになります。したがって、荷重と反力は外力(外からの力)ということを覚えておきましょう。

次に説明するのは応力です。以前このブログで応力については詳しく説明したので改めての説明は割愛いたしますが、応力とは内部にどのような力が働いているかということです。外力とは反対の内力という言葉を使います。応力度とは、応力(内力)を体積で割った値になります。簡単にいうと1/mm2の中に力はどれくらい働いているのかです。

次に断面力です。断面力とは内力(応力)を3つの種類に分けて考えることです。それは軸力、曲げモーメント、せん断力について応力を分類して、この3種類はどれくらいなのかを知ることになります。