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こんにちわ!電気工事をしているもので、構造計算は、全くの素人ですが、興味を持って構造計算の方法の勉強を始めました。電気工事で使う支持材の構造計算が行えることを最終目的としています。
今回は、具体的な事例の質問では、無くって考え方についての質問です。ケーブルラックを天井から吊り下げる場合の構造計算方法は、メーカーの計算書と、構造計算の入門書比べて何とか理解出来ました。
で、質問は、天井内にダクトがあって、天井(構造床)から直接ケーブルラックの支持が取れない場合、共通架台を用いますが、その計算方法についてです。
たとえば、┗━┳━┛のように中間1点で吊る場合は、簡単に応力を求めることができると思っています。
ところが、┗━┳━┻━┳━┻━┳━┳━┛みたいになると、不静定構造となるのでは?と何となく思います。
近い将来、これが解けるようになりたいのですが、3連モーメント法で解けば良いのでしょうか?それとも、他の手法になるのでしょうか?(当然、3連モーメント法について現時点では、理解していません)
アドバイス頂けないでしょうか?宜しくお願い致します。

A 回答 (2件)

今晩わ、cyoi-obakaです。



求める値は、モーメント(M)と剪断(Q)でしょう。簡単ですよ!
固定モーメント法の連続梁(外端ピン支持)で解析すれば、電卓一つ有ればすぐに解けます!
横架材(共通架台)のメンバーを同一部材とするならば、より単純です。
重要なことは、外端をピン支持とし、中間部の吊り支持部を固定端と仮定する事です。
吊り支持部を左から、A,B,C,Dと仮定します。
AB材、BC材、CD材の長さ(距離)によるそれぞれの剛比kを求める。
剛比は部材長さに逆比例します。
仮に、AB、BC部材の長さを1.0mとし、CD部材の長さを1.5mと仮定すると、
それぞれの剛度Kは、AB;K=1.0, BC;K=1.0, CD;K=2/3と成りますね。
これを、剛比にすると、剛比kは、AB;k=0.75, BC;k=1.0, CD;k=0.5と成ります。
ここで、注意する点は、片端ピン支持の部材(ここではAB部材とCD部材です。)の剛比kは、両端固定部材の3/4(0.75)Kと成る事です。
あとは、それぞれの部材のC(固定端モーメント)、Mo(中央部モーメント)、Q(剪断力)を求めて、固定モーメント法で解けば良いのです。
固定モーメント法の計算方法は、専門書店に行けば沢山参考書が有ります。
単純な計算方法ですから、すぐに理解出来ますよ!
ひょっとすると、ネット検索すれば、解説があるかもしれませんよ!

以上です。参考に成れば良いのですがネ?
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建築構造屋です



超ロングスパンで大荷重の大梁を設計するわけではないのですから、静定か不静定かを気にする必要は無いかと思います。

ケーブルラックの設計であるならば、実務では単純梁として設計してしまうのが一般的です。
例えば
┗━┳━┻━┳━┻━┳━┳━┛
であるならば、
右端スパンの
┗━┳━┳━┛
だけを取り出して単純梁の中央部曲げMoで設計すれば、連続梁で解いた場合の曲げよりも大きな曲げで設計する事になりますので安全側の検討となります。
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QNをkgに換算するには?

ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?一応断面積は40mm^2です。
1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?
ただ、式の意味がイマイチ理解できないので解説付きでご回答頂けると幸いです。
どなたか、わかる方よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kgfです。

重力は万有引力の一種ですから、おもりにも試験片にも、地球からの重力はかかります。
しかし、試験片の片方が固定されているため、見かけ、無重力で、試験片だけに40kgfの力だけがかかっているのと同じ状況になります。

試験片にかかる引っ張り力は、

40kgf = 40kg×重力加速度
 = 40kg×9.8m/s^2
 = だいたい400N

あるいは、
102グラム(0.102kg)の物体にかかる重力が1Nなので、
40kg ÷ 0.102kg/N = だいたい400N


>>>1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?

いえ。
1kgf = 9.8N
ですね。


>>>一応断面積は40mm^2です。

力だけでなく、引っ張り応力を求めたいのでしょうか。
そうであれば、400Nを断面積で割るだけです。
400N/40mm^2 = 10N/mm^2 = 10^7 N/m^2
1N/m^2 の応力、圧力を1Pa(パスカル)と言いますから、
10^7 Pa (1千万パスカル) ですね。

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kg...続きを読む

Q山形鋼の強度

SS400の山形鋼(L=100×100×10)の真ん中に重りをのせる場合、何kgまで耐えられるか教えてください。耐えられるというのは破断もしくはひずみが起こる場合のどちらでも構いません。
できれば計算方法を示していただけると助かります。

Aベストアンサー

スパンL=1500の中央に集中荷重Pを受ける単純ばりにおいて、はり部材L100×100×10が、SS400の許容曲げ応力度fb=156N/mm2となる集中荷重Pの値を計算するので参考にして下さい。ただし、はり部材の自重は無視します。

曲げ応力度σ=M/Zの式に、σ=156N/mm2、最大曲げモーメントM=PL/4=P×1500/4=375P[N・mm]、断面係数Z=24 400[mm^3を]代入して、
156=375P/24 400
∴P=10150 N

10150N(ニュートン)をkgに換算するには、9.8で割って、1035kgと計算されます。
山形鋼の自重による応力度を無視しているので、集中荷重P=1000kgまでOKではないかと考えられます。

【補足】
ちなみに、自重による曲げ応力度を計算すると、
自重(等分布荷重)ω=14.9kg/m=14.9×9.8/1000=0.146N/mm
M=ωL^2/8=0.146×1500^2/8=41063N・mm
σ=M/Z=41063/24400=1.7N/mm2

集中P=1000kg=9800Nが作用したときの曲げ応力度
M=PL/4=9800×1500/4=3675000
σ=M/Z=3675000/24400=150.6N/mm2

合計σ=1.7+150.6=152.3≦許容曲げ応力度fb=156N/mm2

山型鋼の断面性能については、JFEスチールの製品情報を参照しました。
http://www.jfe-bs.co.jp/product/keiko/k002ab.pdf

また、鋼材SS400の許容応力度については、「計算の基本から学ぶ 建築構造力学」(著者:上田耕作、オーム社)の107ページ許容応力度表から引用しました。

スパンL=1500の中央に集中荷重Pを受ける単純ばりにおいて、はり部材L100×100×10が、SS400の許容曲げ応力度fb=156N/mm2となる集中荷重Pの値を計算するので参考にして下さい。ただし、はり部材の自重は無視します。

曲げ応力度σ=M/Zの式に、σ=156N/mm2、最大曲げモーメントM=PL/4=P×1500/4=375P[N・mm]、断面係数Z=24 400[mm^3を]代入して、
156=375P/24 400
∴P=10150 N

10150N(ニュートン)をkgに換算...続きを読む

Q強度計算について

1枚板の両端を支えたときの耐荷重が100kgだとします。
この1枚板の幅を半分にしたとき、耐荷重は増すと思うのですが、簡単に算出できるものですか?

簡単にできるとき→算出方法を教えていただけますか。結果だけでも構いません(4倍になる、など)。

簡単にはできないとき→参考URLなどを教えていただければ幸いです。

Aベストアンサー

幅というのは、板を支えている支点の間の距離ということですね?
これを半分にすると耐荷重は倍になります。例えば、真ん中に100kgの錘を置くような場合の話ですが。
ただ、多くの場合、耐荷重よりたわみの方が先に不都合になるんです。棚の板に重いものを置くでしょう?すると、壊れないけれども、下にたわんで棚として役に立たなくなりますね。長さが半分になると、たわみは1/8になります。

こういうのは、簡単に計算できます。一般に「梁の公式」と呼ばれるものがあるのです。
この↓サイトには、いろんな梁の公式が集められています。
http://www.ads3d.com/i/tb/tb.htm
上で、私の書いたゴタクはこれ↓によります。(以下、ここの公式で説明します)
http://www.ads3d.com/i/tb/t001.htm
この↓サイトでは、計算してくれます。
http://www.ogawasekkei.co.jp/dougu/tanhari.html

ただ、読み方にすこしコツがいります。Mとあるのは、モーメントのことです。多分何がモーメントなのがご存じないでしょうが、何でも構いません。とにかく、梁の公式で求めたモーメントが小さいほど、材料にかかる負担が小さくなります。
100kgの荷重をかけた場合、Mcを見てもらうと、長さが半分ですと働くモーメントが半分になりますから、耐荷重が倍、つまり200kgまでいけるということになります(cの添え字は、中心の点cに荷重をかけたとき、を意味します)。

δとしてあるのがたわみです。δc長さlの3乗に比例しているでしょう?だから、長さが半分になるとたわみは1/8なのです。

Rというのは、せん断力といわれるものですが、まぁ、ふつうはモーメントで先に壊れるから、あまり考えなくていいでしょう。
この力は板の長さに関係ありません。もちろん、きちんと設計するときはせん断力も検討します。

ここまでは、ご質問の答です。
でも、ここまで計算できたら、実際どれくらいの荷重までもつのか計算したくなりますよね・・・・・・

モーメントを断面係数で割ると曲げ応力度が求まります。
断面係数とは、梁(今の場合は棚の板)の断面の形に関係する係数で、こういうふうに↓公式に当てはめて計算できます。
http://www.fujimfg.co.jp/benri/kansei-m01.htm
曲げ応力度が何なのかはどうでもいいです。とにかく、材料にかかる負担の大きさです。この曲げ応力度を、材料の許容曲げ応力度と比べます。
許容曲げ応力度とは、「ここまでは負担をかけていいよ」という技術基準のことです。この数字もどこにでも転がっています。
例えば木材の場合↓
http://www.joto.com/fj/forum/0601/database01.html
長期の許容曲げ応力度と比べてください。計算して出した曲げ応力度が、材料の許容曲げ応力度より小さければOKです。

たわみは、材料のヤング率(E)と断面二次モーメント(I)が必要なのですが、
ヤング率→http://www.wood.co.jp/exmk/index8.html
断面二次モーメント→http://www.fujimfg.co.jp/benri/kansei-m01.htm(前掲)
というふうに、これもどこにでも転がっています。

さ、これであなたも構造屋さん( ̄ー ̄)vニヤリッ

幅というのは、板を支えている支点の間の距離ということですね?
これを半分にすると耐荷重は倍になります。例えば、真ん中に100kgの錘を置くような場合の話ですが。
ただ、多くの場合、耐荷重よりたわみの方が先に不都合になるんです。棚の板に重いものを置くでしょう?すると、壊れないけれども、下にたわんで棚として役に立たなくなりますね。長さが半分になると、たわみは1/8になります。

こういうのは、簡単に計算できます。一般に「梁の公式」と呼ばれるものがあるのです。
この↓サイトには、いろんな梁の...続きを読む

Qボルトの許容せん断応力について

ボルトの許容せん断応力の求めかたを教えてください。
材料はSS400
ボルトはM20 
です。
計算式だけでもかまいませんのでよろしくおねがいします。

Aベストアンサー

許容応力は「建築基準法」、「鋼構造設計規準(以下、S規)」など各種法令基準で決められていて、それぞれ数値が異なりますし、ボルトの場合、一面せん断か二面せん断か、せん断力と同時に引張力も受けるのか、などでも違ってくるんですが、

ボルトの許容せん断力を求める一番簡単な方法は、S規に基づく次の計算方法だと思います。

SS400の許容せん断応力度f=0.7 ton/cm^2・・・S規で決まってます。

このfの値にボルトの軸の断面積(M20であればA=3.14cm^2)を掛ければ、許容せん断力(A×f=2.198ton)が求まります。

なお、この値は長期荷重に対する許容値で、風荷重等の短期荷重に対しては1.5倍
することができます。

こんなんでどうでしょうか?

ちなみに、

http://www.kawasaki-steel.co.jp/binran/index.html

にその他いろいろデータが載ってます。

参考URL:http://www.kawasaki-steel.co.jp/binran/index.html

許容応力は「建築基準法」、「鋼構造設計規準(以下、S規)」など各種法令基準で決められていて、それぞれ数値が異なりますし、ボルトの場合、一面せん断か二面せん断か、せん断力と同時に引張力も受けるのか、などでも違ってくるんですが、

ボルトの許容せん断力を求める一番簡単な方法は、S規に基づく次の計算方法だと思います。

SS400の許容せん断応力度f=0.7 ton/cm^2・・・S規で決まってます。

このfの値にボルトの軸の断面積(M20であればA=3.14cm^2)を掛け...続きを読む

Q天吊りを行うための中央集中荷重の計算式について

ボルトアンカーを使用して、天井から360mmのところに長さ3200mmの I ビーム(150×125×8.5×14)を設置します。

I ビームと天井を4点で固定しているボルトアンカーの1番長い方の間のスパンが1347mmで、その間にかかる中央集中荷重の計算式が知りたいのですが、この手の計算をした事がなくてあちこち探してみても計算式がよくわかりませんでした。

もしかして基本的な事を質問してるのかもしれないと思うのですが、お手数おかけ致しますが、教えていただけませんしょうか?(上記の説明が伝わりにくかったらごめんなさい)

宜しくお願い致します。

Aベストアンサー

Iビームをつりさげているのが、4点なのでしょうか?
それぞれの位置がわからないと計算できません。
4点ピン支持であれば、不静定構造物となりますので
計算は固定モーメント法、たわみ角法などを使う
ことになります。
結構面倒な計算になりますよ。
普通は、コンピュータで計算します。

QkN単位とkgf単位の変換の仕方について教えてください。

kN(キロニュートン)単位とkgf(キログラムエフ)単位の変換の仕方について教えてください。
kgf側の数字がわかっている時、○○kgf×9.8=○○N
とういのは聞いたのですが、キロニュートンで答えを知りたい場合はどうしたらよいのでしょうか?
また、逆にニュートン側の数字だけわかっている場合にキログラムエフにするには、キロニュートン側の数字だけわかっている場合にキログラムエフにするには、の場合も教えてください。

ネットで調べても、数字がぐちゃぐちゃになってどういった考え方をして計算してよいのかわかりません。
強度計算をしているので、間違いないように理解できるように教えていただければ本当に助かります。
どうぞ助けてください。
よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

 k(キロ)は1000という意味ですから、

 1kN=1000N

となります。

http://www.weblio.jp/content/%E3%82%AD%E3%83%AD

 1km=1000m、1kg=1000g

と同じです。

Q鉄骨の強度についての計算方法が分かりません

長さ300cm高さ75mm幅35mm厚さ1・6mmのCチャンネル材で両端を柱に固定して真ん中から重量物を吊り上げるとどのくらいの重さまで鉄骨は耐えられますか?自分で計算しようと調べましたが計算式が出てきません。どうぞよろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

おはようさん!
なっに~~~
頭がフリーズしたってか~
いわゆる冷蔵状態ですね。(まだ救いはあるぞ!)
あたいの場合は、パニックの挙句、ボイルして蒸発だぜ!(笑)
さて、検討は概算で
部材の断面性能は、
サイズ C-75*45*15*1.6
A=2.952cm^2
Z=7.24cm^3(縦使い) 3.13cm^3(横使い)
fb=1.6t/cm^2
fs=0.923t/cm^2

M=7.24×1.6=11.584tm
Q=2.952×0.923=2.725t

L=3mで
MP=11.584×4/3=15.445t
QP=2.725/3=0.908t=908kg

ゆえに 最大荷重は、908kgとなります。
計算自体は、掛け算と割り算だから、小学生の高学年でも出来るかな・・・
お分かりいただけましたか?

Q主幹ブレーカー容量計算式

3相220Vの動力用分電盤で主幹ブレーカーが225Aで分岐ブレーカーが200A,75A,50A,30A,20A×4のブレーカーがついていたのですが、分岐ブレーカーの合計アンペアが大きいのに、主幹ブレーカーは225Aでたりるのでしょか??
それとこうゆう場合の主幹ブレーカーの容量計算式を教えていただけないでしょうか??
素人なものでよろしくおねがいします。

Aベストアンサー

ANo.1さんの回答も正解ではありますが、一般家庭用の場合です。

3相の場合、主幹ブレーカ選定は単純計算では出来ません。
通常は内線規定かメーカの早見表から選定します。

主幹が225Aという事は、動力の全体容量が45KW程度
一番大きい負荷が、22KWから30KWあるということです。
早見表はメーカによって若干違いがありますが、ほとんど同じと考えて問題ありません。
コツとしては、選定した値より1つ大きめを主幹とします。

あくまで全体の容量と、一番大きい負荷(電動機など)から選定します。

Q積載荷重の考え方

今回は実務での質問です。

積載荷重の考え方ですが例えば事務所の場合、床用でm^2当り2900Nですが、
これは逆にその建築物の床にはm^2当り2900Nまでの荷重は載せてもいいものなのだと解釈していました。
しかし…
仮にm^2当り2900N目一杯載せてしまうと骨組み用と地震用がアウトになってしまいます??
あれ??どこの考え方が間違っているのでしょうか?

Aベストアンサー

もう一度、書きますヨ!
積載荷重の原則:固定荷重に含まれない、人間や移動がそれほど困難でない家具、調度品、物品等の荷重を総称して積載荷重という!

>下敷き引いて住宅の床用の180kg/M^2以下になるようにして載せればOKなんだなって解釈をしている見たいなんですが、
>そもそもこの考え方が違うのでしょうか・・・
    ↑   ↑   ↑
この考え方は間違ってませんヨ!
ピアノは 足が点荷重になってしまうので、下敷きに依って面荷重にして対応する訳ですね!
要するに、ピアノを置くスペースには、ピアノ以外の積載荷重は無いのですから(演奏者1名分はプラスかな?)問題ないですよね。

Q接地線の太さについて教えてください。 内線規定1350表を見たのですが

接地線の太さについて教えてください。 内線規定1350表を見たのですがいまいち
理解できません。

今 次のような幹線があります。

L1 300AT CVT250Sq から 分岐で L2幹線 100AT CVT60sq と L3幹線 100AT CVT60sq

があります。 こういた場合 接地線の太さは どうなるのでしょうか?

ご指導お願いいたします。

Aベストアンサー

内線規定の後ろの方で資料1-3-6を見てください。
トリップ値X0.052で電線サイズです。
トリップ値でなくフレームで計算する人もいます。(トリップ値変更されても大丈夫なように)
幹線サイズから計算する人もいます。(幹線が足りるのに接地線が足りないのはNG)
人それぞれ、建物用途、使い方等から判断してください。
個人的には、接地母線は低圧配電盤の最大フレームから算出し、分岐ばトリップ値から算出がよいと思います。。


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