📊 梁の計算式(モーメントとたわみ)
スパン L・等分布荷重 w・集中荷重 P の梁に関する代表的なケースです(EI = 剛性):
| ケース |
最大曲げモーメント |
最大たわみ |
| 単純梁(両端支持) + w | wL²/8 | 5wL⁴/384EI |
| 単純梁(両端支持) + P | PL/4 | PL³/48EI |
| 片持ち梁(固定端) + w | wL²/2 | wL⁴/8EI |
| 片持ち梁(固定端) + P | PL | PL³/3EI |
📐 断面と剛性
矩形断面:I = b·h³/12。剛性 EI には弾性係数 E を用います(鋼 ≈ 200 GPa、コンクリート ≈ 25、アルミニウム ≈ 69、木材 ≈ 11)。たわみの一般的な使用性限界は L/300 ~ L/500 です。
🌍 世界各地での呼び方
梁 = viga = Träger / Balken · スパン = luz = Spannweite · たわみ = flecha = Durchbiegung · 曲げモーメント = momento flector = Biegemoment · 片持ち梁 = voladizo = Kragträger · 断面二次モーメント = inercia = Trägheitsmoment。
❓ よくある質問
梁の最大曲げモーメントはどのように計算しますか?
単純梁の場合、等分布荷重では M = wL²/8(スパン中央)、中央集中荷重では M = PL/4 となります。片持ち梁の場合、等分布荷重では M = wL²/2、先端集中荷重では M = PL となり、いずれも固定端で生じます。複数の荷重がある場合は、重ね合わせによりモーメントを合算します。
梁のたわみはどのように計算しますか?
たわみは剛性 EI(E = 弾性係数、I = 断面二次モーメント)に依存します。単純梁:δ = 5wL⁴/384EI(等分布)または PL³/48EI(中央集中)。片持ち梁:δ = wL⁴/8EI(等分布)または PL³/3EI(先端)。矩形断面では I = b·h³/12 です。
これを使って構造用の梁を設計できますか?
いいえ。これは単一の梁に関する古典的な静力学の計算式を用いた教育用ツールです。実際の設計では、規準の耐力・たわみ限界、荷重組合せ、座屈、接合部を確認する必要があり、技術者による計算と承認が必要です。