梁のたわみってなに?

梁に荷重Pが作用したとき、

梁が赤色線のように変形した場合の変形量(変位量)をたわみといいます。

 

片持ち梁に作用したわみが生じているイメージの画像
図_片持ち梁のたわみ

 

単純梁に作用したわみが生じているイメージの画像
図_単純梁のたわみ

 

たわみは、梁の曲げ剛性 E・I に左右されます(反比例します)。

 E:ヤング係数(梁の材料の特性)

 I:断面二次モーメント(梁の断面の特性)

【関連記事】<ヤング係数とは・断面二次モーメントとは

たわみ量(δ)とは

たわみ量は、たわみの変位量のことで、長さで表されます。

単に、「たわみ」といわれたら、たわみ量の事を指します。

たわみ角(θ)とは

たわみが生じている角度のことを、たわみ角といいます。

通常、単位はラジアンで表されます。

たわみ量・たわみ角の公式

たわみ量・たわみ角を求める式は、仮想仕事の原理などから求めます。

ここでは、公式を丸暗記して欲しいパターンのものを紹介します。

片持ち梁のたわみ

先端に集中荷重が作用するパターン

 

片持ち梁の先端に集中荷重が作用したわみが生じているイメージの画像
図_片持ち梁先端集中荷重

 

 \(\delta_A=\Large{\frac{Pl^3}{3EI}}\)(\(mm\))

 \(\theta_A=\Large{\frac{Pl^2}{2EI}}\)(\(rad\))

等分布荷重が作用するパターン

 

片持ち梁全体に等分布荷重が作用したわみが生じているイメージの画像
図_片持ち梁等分布荷重

 

 \(\delta_A=\Large{\frac{wl^4}{8EI}}\)(\(mm\))

 \(\theta_A=\Large{\frac{wl^3}{6EI}}\)(\(rad\))

先端にモーメントが作用するパターン

 

片持ち梁の端部にモーメント荷重が作用したわみが生じているイメージの画像
図_片本梁先端にモーメント荷重

 

 \(\delta_A=\Large{\frac{Ml^2}{2EI}}\)(\(mm\))

 \(\theta_A=\Large{\frac{Ml}{EI}}\)(\(rad\))

単純梁のたわみ

中央に集中荷重が作用するパターン

 

単純梁の中央に集中荷重が作用したわみが生じているイメージの画像
図_単純梁中央集中荷重

 

 \(\delta_C=\Large{\frac{Pl^3}{48EI}}\)(\(mm\))

 \(\theta_A=\Large{\frac{Pl^2}{16EI}}\)(\(rad\))

全体にわたり等分布荷重が作用するパターン

 

単純梁全体に等分布荷重が作用したわみが生じているイメージの画像
図_単純梁等分布荷重

 

 \(\delta_C=\Large{\frac{5wl^4}{384EI}}\)(\(mm\))

 \(\theta_A=\Large{\frac{wl^3}{24EI}}\)(\(rad\))

まとめ

梁に荷重が作用したときの変形量をたわみといいます。

たわみ量は梁の曲げ剛性・支持条件・作用する荷重の条件で変化します。