はり部材のソースを表示

{{otheruses|構造物を構成する部材|柱の上に渡す横木|梁 (建築)}}
[[File:Trois-points-p1040189.jpg|thumb|300px|{{Anchors|図1}}図1：コンクリート製のはり部材に対する曲げ試験]]
構造力学において'''はり部材'''（はりぶざい、{{lang-en|beam}}）とは、棒状の直線部材のうち、引張や圧縮などの[[軸力]]以外の力（[[せん断力]]や[[曲げモーメント]]）も作用する部材のこと<ref name="nishihase_9">[[#nishihase|西野・長谷川(1983)]]、p.9。</ref>であり、特に、主として曲げる力に抵抗する部材のことを指す<ref name="yoshida_47">[[#yoshida|吉田(1967)]]、p.47。</ref>{{#tag:ref|なお、主として引張力を受ける部材を'''引張材'''、圧縮を受ける部材を'''圧縮材'''または'''柱'''と呼ぶ<ref name="nishihase_9" />|group="注"|name="other_member"}}。簡易な例では、小川などにかける板状の[[橋]]<ref name="sakimoto_45">[[#sakimoto|崎本(1991)]]、p.45。</ref>などが該当する。

ここで、'''[[部材]]'''({{lang-en|member}})とは構造物を構成する要素のこと<ref name="sakimoto_4">[[#sakimoto|崎本(1991)]]、p.4。</ref>であり、特に、棒状の（ある一方向の長さが他の二方向の長さに対して十分に長い）直線部材を単に部材と呼ぶ<ref name="nishihase_8">[[#nishihase|西野・長谷川(1983)]]、p.8。</ref>。

== はりの抽象化 ==
[[File:Beam abstraction.svg|thumb|300px|{{Anchors|図2}}図2：はりの抽象化]]
はりは、実際には冒頭の写真（[[#図1|図1]]）のように、ある大きさの断面を持ち、荷重もある幅をもつが、実際には[[#図2|図2]]のように、抽象化して扱う。

具体的には以下のような抽象化が施される<ref name="sakimoto_6">[[#sakimoto|崎本(1991)]]、p.6。</ref>。
* 部材自体はその断面の[[図心]]を通る線である'''部材軸'''または'''軸線'''で表す。
* 部材の自重は部材軸に作用するものとする（部材軸には自重がないと考える）。
* 部材の長さに対して、荷重の幅が十分に狭ければ、その荷重は、ある1点に作用する'''集中荷重'''として扱う。

また、はりの変形を考える際には、
* 変形後も、部材軸に直角な断面は直角なままである（'''[[ベルヌーイ・オイラーの仮定]]'''もしくは'''平面直角保持の仮定'''）。
* 変形後も、断面の形状は変化しない。
* 変形は微小である（'''[[微小変位理論]]'''）。
というような仮定（抽象化）も施される<ref name="nishihase_67">[[#nishihase|西野・長谷川(1983)]]、p.67。</ref>。

=== はりの種類 ===
以下に代表的なはり<ref name="okamura_171">[[#okamura|岡村(1988)]]、p.171。</ref>と、その抽象化された略図を示す。

{| class = "wikitable"
|+ {{Anchors|表1}}表1: 代表的なはり
! はりの名称
! 模式図
! 抽象化された略図
|-
! 単純ばり
| [[ファイル:simple beam (real).svg|300px|center]]
| [[ファイル:simple beam.svg|300px|center]]
|-
! 片端張り出しばり
| [[ファイル:left end overhanging beam (real).svg|300px|center]]
| [[ファイル:left end overhanging beam.svg|300px|center]]
|-
! 両端張り出しばり
| [[ファイル:both end overhanging beam (real).svg|300px|center]]
| [[ファイル:both end overhanging beam.svg|300px|center]]
|-
! 2径間ゲルバーばり
| [[ファイル:2 spans Gerber's beam (left hinged) (real).svg|300px|center]]
| [[ファイル:2 spans Gerber's beam (left hinged).svg|300px|center]]
|-
! 3径間ゲルバーばり
| [[ファイル:3 spans Gerber's beam (support-hinge-support) (real).svg|300px|center]]
| [[ファイル:3 spans Gerber's beam (support-hinge-support).svg|300px|center]]
|-
! [[片持ち梁|片持ちばり]]
| [[ファイル:cantilever beam (left supported) (real).svg|300px|center]]
| [[ファイル:cantilever beam (left supported).svg|300px|center]]
|-
|colspan="3" | '''凡例'''：「模式図」において、灰色の部分がはりの本体、白く表示されているものが支点（各形式については[[支点]]を参照）、黒い部分は地盤や壁面などの固定部分を表す。
|}

== 力学的解析 ==
=== 支点反力 ===
{{節stub}}
構造物が自重や人物・車両などの荷重を受けても静止しているのは、構造物の[[支点]]から、受けている力に等しい大きさの[[支点反力]]を受けているからである<ref name="hutami_25">[[#hutami|二見(1963)]]、p.25。</ref>。

支点反力を求めることは、支点そのものにかかる力を算定し設計するためだけでなく、構造物を支持する地盤などの強度に耐えうるかなどの予測に必要である{{要検証|date=2011年9月}}。

=== 部材断面力 ===
{{main|断面力}}
はりに、外力（荷重と反力）がかかれば、部材内部ではそれに抵抗するための力が生じる。
ある断面における、この抵抗する力を'''断面力'''と呼ぶ<ref name="sakimoto_47">[[#sakimoto|崎本(1991)]]、p.47。</ref>。

冒頭で述べたとおり、はりにかかる断面力は、主として、せん断力と曲げモーメントである。
これらの断面力を求めることで、はり部材にかかる最大[[応力]]などが推定でき、必要強度などの設計が可能となる<ref name="sakimoto_47" />。

=== たわみ ===
{{main|弾性曲線方程式}}
[[File:Deflection of simble beam.svg|thumb|center|400px|{{Anchors|図3}}図3：単純梁のの中央に荷重<math>P</math>がかかった時の、たわみ<math>v</math>とたわみ角<math>\theta</math>]]
荷重が作用すれば、はりは[[#図3|図3]]のように変形する。
この時、変形前のはりの中心軸から、変形後の、はりの中心軸の[[変位]]を'''たわみ'''（{{lang-en|deflection}}<ref name="sakimoto_151">[[#sakimoto|崎本(1991)]]、p.151。</ref>）と呼び、たわみがなす線を'''弾性曲線'''あるいは'''たわみ曲線'''といい、弾性曲線の接線と変形前のはりの中心軸とのなす角を'''たわみ角'''（{{lang-en|deflection angle, slope}}<ref name="sakimoto_151" />）という<ref name="yoneda_147">[[#yoneda|米田(2003)]]、p.147。</ref>。

橋などの構造物においては、たとえ強くても（壊れなくとも）たわみが大きすぎるとその上を通る人に不安感を与えるので、大きくたわみすぎないことが重要である<ref name="sakimoto_150">[[#sakimoto|崎本(1991)]]、p.150。</ref>。

はりのたわみを求める方法には、
# [[弾性曲線方程式]]（微分方程式）を直接解く方法
# [[モールの定理]]を用いた、弾性荷重法を用いる方法
# エネルギー保存則（[[仮想仕事の原理]]）を用いる方法
などがある<ref name="sakimoto_151" />。

== 脚注 ==
=== 注釈 ===
<references group="注" />

=== 出典===
{{Reflist|2}}
=== 参考文献 ===
*{{Cite book|和書
 |author    = 崎本達郎
 |year      = 1991
 |title     = 基礎土木工学シリーズ1 構造力学 [上]
 |publisher = 森北出版
 |isbn      = 4-627-42510-4
 |ref       = sakimoto
 }}
*{{Cite book|和書
 |author    = 吉田俊弥
 |year      = 1967
 |title     = 朝倉土木工学講座2 構造力学
 |publisher = 朝倉書店
 |isbn      = 978-4254264326
 |ref       = yoshida
 }}
*{{Cite book|和書
 |author    = 西野文雄、長谷川彰夫
 |editor    = [[土木学会]]
 |year      = 1983
 |title     = 新体系土木工学7 構造物の弾性解析
 |publisher = 技報堂出版
 |isbn      = 4-7655-1107-3
 |ref       = nishihase
 }}
*{{Cite book|和書
 |author    = 二見秀雄
 |year      = 1963
 |title     = 構造力学 改訂版
 |publisher = 市ヶ谷出版社
 |isbn      = 978-4870711013
 |ref       = hutami
 }}
*{{Cite book|和書
 |author    = 米田昌弘
 |year      = 2003
 |title     = 構造力学を学ぶ ～基礎編～
 |publisher = 森北出版
 |isbn      = 4-627-46511-4
 |ref       = yoneda
 }}
*{{Cite book|和書
 |author    = [[岡村宏一]]
 |year      = 1988
 |title     = 構造工学(I)―土木教程選書
 |publisher = 鹿島出版会
 |isbn      = 4-306-02225-0
 |ref       = okamura
 }}

{{Tech-stub}}

{{Normdaten}}
{{デフォルトソート:はりふさい}}
[[カテゴリ:構造力学]]
[[Category:固体力学]]
[[Category:構造物]]

[[no:Bjelke (flere betydninger)]]