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鋼構造の許容応力度について教えてください。
曲げモーメントとせん断力は、必ず組合せ応力として検討しなければならないのでしょうか。
経験上、曲げとせん断をそれぞれ別々に応力検討しOKとしているものもあれば、組合せ応力として
√(σb2+3τ2)の検討までしているものもあります。やはり組合せ応力として検討するのが基本なのでしょうか。

A 回答 (1件)

構造設計者の心得として、常に最悪の状態を想定して設計する事。


曲げモーメントとせん断力は、状況によって部材に対して同時に掛かる事もあります。
組合せ応力として検討するのが基本と言うより常識ですよ。
ご参考まで
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Q引張応力とせん断応力の合成応力?

物体に,引張応力とせん断応力がかかっている場合に破壊するかどうかを調べる場合は,引張応力を単独で,せん断応力を単独で,許容応力以下かどうかを調べるだけでいいのでしょうか?
引張応力とせん断応力を合成した応力が存在し,それが許容応力以下かを調べる必要があるのでしょうか?
その場合は,計算方法も教えて欲しいです.

Aベストアンサー

1>物体に,引張応力とせん断応力がかかっている場合に破壊するかどうかを調べる場合は,

2>引張応力を単独で,せん断応力を単独で,許容応力以下かどうかを調べるだけでいいのでしょうか?

考え方のアドバイスを!!

1:破壊するかどうかは、No1さんのおっしゃている降伏条件等を用いて調べます。

2:許容応力は、弾性範囲の実務的な設計で採用されることの多い概念ですので、安全率がかけてある場合が多いです。

許容応力=破壊応力x安全率

ですから、「許容応力を超える」と「破壊する」は同義語ではありません。

一般的な許容応力法の検討では、

3次元物体には、3方向(x、y、z)の材軸が存在します。この物体に3方向の軸力と剪断力が同時に作用する場合、この物体に生じる最大応力は、
σmax=√(σx^2+σy^2+σz^2+3τ^2)
で求めることができます。

もし、同時に剪断力を受ける物体が細長い物体で、1方向(x方向)にのみ引張りが生じているならば、
σy=σz=0
となって、
σmax=√(σx^2+3τ^2)
で計算することができます。この最大応力が許容応力を超えないことを確かめます。

多少、簡単に書きすぎたかもしれませんが、基本的な流れとしては、合っていると思います。
また、破壊についても基本的な考え方は同じですが、式の表現方法が多少異なり、より詳細な表現がされ、比較の対象が「許容応力」ではなく「降伏応力」になります。

詳しくは、応力テンソル、ミーゼス、トレスカなどのキーワードをgooなどで検索すると詳しい説明のあるサイトを見ることができます。

1>物体に,引張応力とせん断応力がかかっている場合に破壊するかどうかを調べる場合は,

2>引張応力を単独で,せん断応力を単独で,許容応力以下かどうかを調べるだけでいいのでしょうか?

考え方のアドバイスを!!

1:破壊するかどうかは、No1さんのおっしゃている降伏条件等を用いて調べます。

2:許容応力は、弾性範囲の実務的な設計で採用されることの多い概念ですので、安全率がかけてある場合が多いです。

許容応力=破壊応力x安全率

ですから、「許容応力を超える」と「破壊する...続きを読む

Q鋼材のせん断強度√3の意味について

鋼材のせん断強度だけF/1.5√3と
√3が係数として掛かってます。
他の、圧縮・引張・曲げには√3の係数
はかかりません。
なぜ、せん断だけ√3の係数が掛かるのか
分かる方教えて頂けませんか?

Aベストアンサー

基本的には、yu-foさんの回答3で良いと思います。

物体の多軸応力に対する降伏条件の説の中で、von Mises の剪断ひずみエネルギー説があります。
3次元物体の主応力をσ1、σ2、σ3としたときの降伏条件は、
単軸引張に対する降伏応力度をσy、とすると、
剪断応力度は主応力の差に比例するので、
σy^2=1/2・((σ1-σ2)^2+(σ1-σ3)^2+(σ2-σ)^2))・・・(1)
であらわすことが出来ます。

ここで、鉄骨造に用いる鋼材はほとんど板材のの組み合わせなので、2次元つまり、平面応力とみなすことができ、
σ3=0・・・(2)
とする事ができます。
また、純剪断状態を考慮すれば、主応力が全て剪断であると考えられるので、
σ1=(-σ2)=τ・・・(3)
と置けます。

(2),(3)を(1)に代入して計算すると、
σy^2=3τ^2・・・(4)
となります。

(4)を変形して
τ=σy/(√3)
となります。

つまり、√3は、vonMisesの剪断ひずみエネルギー説に基づいた降伏理論によって導かれた数値です。

基本的には、yu-foさんの回答3で良いと思います。

物体の多軸応力に対する降伏条件の説の中で、von Mises の剪断ひずみエネルギー説があります。
3次元物体の主応力をσ1、σ2、σ3としたときの降伏条件は、
単軸引張に対する降伏応力度をσy、とすると、
剪断応力度は主応力の差に比例するので、
σy^2=1/2・((σ1-σ2)^2+(σ1-σ3)^2+(σ2-σ)^2))・・・(1)
であらわすことが出来ます。

ここで、鉄骨造に用いる鋼材はほとんど板材のの組み合わせなので、2次元つまり、平面応力とみなすことができ、
σ3=...続きを読む

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長期 短期 地震時 の意味を教えてください。

軸力表で長期・短期・地震時の記載がありますが、どのような意味でしょうか、お教えください。また、解説の本をご存知でしたら、お教えください。

Aベストアンサー

構造計算の『許容応力度等計算』を求める時に必要となる応力度のことでしょうか?そうであるのならば、建築基準法施行令第82条を参照してください。
簡単に説明すると、『長期時』とは、建物自重や、建物に積載されている荷重によって、長期にわたって建物にかかる力のこと。『短期時』とは建物に短期にわたってかかる力で、その中に『積雪時』、『暴風時』、『地震時』と3種類あり、おのおの別で計算します。たとえば、短期で地震時であれば、固定荷重(G)+積載荷重(P)+地震力(K)のようになります。地震や風はある一定期間のものですので、『短期』として扱われます。(雪だけは例外があります。)
簡単な説明ですみません。
解説等は構造計算の教本であれば大抵解説されています。(ただし、あまり難しいものではないほうが良いと思います。入門編が良いですよ。)

Q溶接サイズはどこまでの長さを指す?

建築士独学中です。

隅肉溶接の断面における溶接長さの定義を教えてください。

似たような言葉で「脚長」に関しては、溶接断面で母材を付き合わせた境界線から、溶接の端(止端)までの距離と理解できましたが、サイズに関しては、解説図を見る限りでは溶接断面に納まる境界線を頂点とする直角二等辺三角形が描かれているだけで辺の長さの根拠が分かりませんでした。
ひょっとして、強度計算から導かれる脚長の最低目標値ということなのでしょうか?

Aベストアンサー

隅肉溶接の脚長は各々の箇所で計測します。
計測した脚長のうち最小の脚長が、隅肉溶接のサイズ(S)となります。
サイズを越える部分は補強盛とか余盛などといいます。

2辺のサイズによって構成される三角形の、サイズ以外の辺を底辺とした場合の三角形の高さを「有効のど厚(a)」といいます。

板が直角で構成されていれば上記の三角形は直角二等辺三角形になります。
そのとき有効のど厚は以下の式で求めることができます。
 a=(1/√2)S≒0.7S

隅肉溶接の有効長さは溶接全長からサイズ(S)の2倍を引きます。
 l=L-2S
始端と終端を無効と考えるわけですね。

なので、隅肉溶接の許容耐力(R)は、fsを許容せん断応力度とすれば、
 R=Σal・fs
で求められます。

QNをPaに単位換算できるのか?

大変困ってます。
皆さんのお力をお貸しください。

加重単位Nを圧力単位Paに変換できるのでしょうか?
もし出来るとしたらやり方を教えてください。
具体的には30Nは何Paかということです。
変換の過程も教えていただければ幸いです。

是非、ご回答、よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

 No.1さんがおおまかに答えておられますが、補足します。
 N(ニュートン)は力の単位です。対して、Pa(パスカル)は圧力の単位です。これらは次元が違うので、単独では変換はできません。
「30 Nは何Paか」
というのはナンセンスです。
 NとPaの関係は、
Pa = N/m^2
です。質問が、
「30 NをPaを使って表せ」
というのならば、
30 N = 30 Pa・m^2
となります。m^2(平方メートル)という単位が必要になります。物理量の間の関係、
圧力 = 力/面積
および、単位の間の関係
Pa = N/m^2
を整理して覚えてください。

Qミーゼスの降伏条件

ミーゼスの降伏条件で以下のような式に至る理由が分かりません!

ミーゼスの降伏条件:
 (σ1-σ2)^2+(σ2-σ3)^2+(σ3-σ1)^2=2σy^2


どうやって導き出したのでしょうか?ひずみエネルギーからなのでしょうか?
塑性力学の本やネットを探し回っても分からなかったので、分かる方、是非ご回答下さい。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

ミーゼスの応力は、金属材料において、
「ある部位の、せん断に起因する歪エネルギー密度Usが、降伏応力(または耐力)に対応する値に達したとき、降伏が始まる」
という仮説に基づいて、導入されました。
この仮説には、
「静水圧のみが、いくら作用しても、降伏は発生しない」
という意味が込められていますが、このことは、実験で確認されました。

以上を式で表してみましょう。

全歪エネルギー密度Uから、静水圧に起因する歪エネルギー密度Upを差し引けば、せん断に起因する歪エネルギー密度Usが得られます。
要するに、
Us=U-Up ・・・(1)
です。

主応力を、
σ1、σ2、σ3、
これらによって発生する歪を、
γ1、γ2、γ3
として、Uを表せば、
2U=σ1・γ1+σ2・γ2+σ3・γ3 ・・・(2)
これに、フックの法則、
ε1=(σ1-νσ2-νσ3)/E etc ・・・(3)
を適用すれば、応力だけの式に書き換えられます。

また、応力の静水圧成分をσp、σpによって発生する歪成分をεpとすれば、
2Up=σp・γp
σp=(σ1+σ2+σ3)/3 ・・・(4)
εpは、式(3)において、
σ1=σ2=σ3=σp、ε1=εp ・・・(5)
と置くことによって、得られます。
εp=(1-2ν)σp/E ・・・(6)

式(1)(を2倍したもの)
2Us=2U-2Up
に、せん断弾性係数Gと縦弾性係数Eの関係
E=2(1+ν)G ・・・(7)
を適用すると、
2Us={(σ1-σ2)2+(σ2-σ3)2+(σ3-σ1)2}/6G ・・・(8)
となり、ミーゼスの応力の表示式の主要な部分が見えてきます。

ミーゼスの応力は、3軸の応力σ1、σ2、σ3と等価な1軸の引張圧縮応力をσm(=あなたのσy)とするもので、(8)において、
σ1=σm、σ2=0、σ3=0 ・・・(9)
と置けば良く、結果は
2Us=2σm ^2/6G ・・・(10)
となります。

あとは、式(8)と式(10)を等置すれば、おしまい!!
あなたのレベルからすると、ちょっと親切過ぎたかも知れませんね(^^

ミーゼスの応力は、金属材料において、
「ある部位の、せん断に起因する歪エネルギー密度Usが、降伏応力(または耐力)に対応する値に達したとき、降伏が始まる」
という仮説に基づいて、導入されました。
この仮説には、
「静水圧のみが、いくら作用しても、降伏は発生しない」
という意味が込められていますが、このことは、実験で確認されました。

以上を式で表してみましょう。

全歪エネルギー密度Uから、静水圧に起因する歪エネルギー密度Upを差し引けば、せん断に起因する歪エネルギー密度Us...続きを読む

Q水平地盤反力係数とは

基本的な質問で大変恐縮です。
水平地盤反力係数の数値が大きいという事は、例えば杭などの許容応力が大きいという事でしょうか?
あるいは地盤の許容応力が大きいという事でしょうか?

Aベストアンサー

水平地盤反力係数とは、地盤の水平方向の単位面積あたりのばね係数のことです。

この数字が大きいということは、杭で言えば、杭を水平方向に押した時の地盤の変形が少ないということです。
で、結果的に、杭の曲げ変形も小さくなりますから、杭に発生する曲げ応力が小さくなり、杭の(曲げ破壊で決まる場合・・・たいていそうですが)許容水平力が大きくなります。(杭は全体が地中に埋まっているものとします。)


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