今だけ人気マンガ100円レンタル特集♪

片端固定された単純な片持ち梁の先端に、せん断方向(軸と直角方向の)力が作用するとき、座屈(安定照査)を考慮する必要はあるのでしょうか?

このQ&Aに関連する最新のQ&A

A 回答 (8件)

 #7です。



 座屈現象がわかりにくいと言うか、意外なのは、荷重の載荷方向とは全然無関係な方向に(載荷方向と直交する方向とかに)、突然大変形が起こるからです。

 軸圧縮力による長柱の座屈でもそうですよね?。真っ直ぐ押してるだけのはずなのに、突然横方向への変形が生じ、という事は曲げ変形が突然起こり、柱は曲がって折れる。真っ直ぐ押しててるはずなのに・・・。

 それは厳密に真っ直ぐ圧縮するなんて、事実上不可能だからです。また真っ直ぐに見えても柱は、制作較差でちょっとは曲がっていて、必ず偏心しています。

 座屈を除く通常の応力計算では、そういう微小な較差は全く問題になりませんが、座屈荷重という特殊な荷重の時だけ、その僅かな較差の効果が拡大されて無視できなくなるので、座屈照査を行います。オイラー座屈の座屈方程式の解を、もう一回見てみて下さい。可能な解の中には、「座屈しない」という解が自明に含まれてるはずです。それが「厳密に真っ直ぐ押せた」「厳密に制作較差もなかった」ケースに対応します。しかしそれらは、事実上不可能です。

 上記を言いかえると圧縮フランジは常に、面内曲げに対して面外方向へ微小に孕み出す傾向を持ちますが、座屈荷重以外では、それを引き戻そうとする復元力が働きます。しかし座屈荷重という特殊な荷重では、その復元力が働きません。それが座屈方程式の物理的意味です。

 働かないので、微小だった孕み出しは拘束されずに曲げ圧縮作用によって大きくなれます。そして大きくなりだしたら終わりです。何故なら大きくなればなるほど、曲げ圧縮作用の効果は大きくなって桁はねじれ続け、開断面はねじれに対しても抵抗できないので最後には、反りねじり作用との連成が起こって、桁は加速度的にねじれて壊れます。

 従って横倒れ座屈は、圧縮フランジが軸圧縮で座屈しなくても、きっかけさえあれば起こりうる事です。しかしフランジが、軸圧縮座屈に対して強けれ強いほど、横倒れ座屈にも強いのは明らかだと思います。そして軸圧縮座屈への強さは、「作用する曲げの回転軸に直交する軸に関する、断面2次モーメント」で決まります。

 ※あ~っ!、メンドクサイっ!・・・(^^)。


 上記のポイントは、座屈は要するに、十分な拘束があれば防げるという事です。圧縮フランジの孕み出しに拘束をかけるものは、主に次の3つです。

  (1)軸圧縮座屈を抑制する、I型断面の弱軸まわりの断面2次モーメント
  (2)軸圧縮座屈を抑制する、I型断面の強軸まわりの断面2次モーメント
  (3)軸圧縮座屈を抑制する、部材の固定点間距離
  (4)ねじれ作用に対する抵抗力

 (1)は、強軸まわりの曲げ作用に伴う孕み出しに拘束をかけるもので、弱軸は「弱」なので横倒れ座屈が起こると想定し、横倒れ座屈照査を行います。

 (2)は、弱軸まわりの曲げ作用に伴う孕み出しに拘束をかけるもので、強軸は「強」なので十分な拘束効果があると考え、普通は横倒れ座屈照査を省略します。

 (3)は、例えばI型断面が主桁なら横桁間隔です。横桁で主桁は軸圧縮座屈に関して、両端ヒンジ支持されると普通は考えます。有効座屈長が短ければ短いほど軸圧縮座屈しにくいので、横倒れ座屈にも当然強くなり、業界ごとに規定があるはずです。

 (4)は、例えばI型開断面でなく□型閉断面なら、同一寸法で□型はI型の10倍以上のねじり剛性を持ちますから、閉断面ではふつう、横倒れ座屈照査を省略できます。


>なぜこれで有効座屈長の話ができるのかがピンとこないのです。

 結局、圧縮に伴う横変位(曲げ変位)がどのように拘束されるかで、有効座屈長は決まります。それは支点の拘束度とそこからの距離です。また有効座屈長は、両端ピン支持の有効座屈長Lを基本にしています。

 両端固定の場合、支点でモーメント反力があり、中央で最大モーメントが出ますが両者の符号は逆向きで、その中間にモーメント0の場所があるはずです。そうするとモーメント0の場所の間だけで考えれば、両端ピン支持と同じです。なので有効座屈長は、L/2になります。

 固定-フリーの場合も、上下ひっくり返して「固定端側で」つなげてみれば、同様に納得できると思います。
    • good
    • 0

 #5です。

回答がつかないようなので・・・。

 横倒れ座屈とは、次のような現象です。

 純曲げを受けるI型断面梁を考えます。純曲げの方向は、上フランジを圧縮(下フランジを引張)とする強軸まわりの面内曲げとします。

 ここで上フランジに注目すると、近似的に純圧縮を受ける薄い長柱になっているのがわかると思います。上フランジはペラペラなので弱軸まわりの断面2次モーメントは0に近く、軸方向圧縮力の座屈にはほとんど耐えられないはずなのですが、中心ラインをウェブで拘束されるために、その座屈は考慮しないで良い事になっています。

 そうすると強軸に関する軸方向圧縮力による座屈が問題になります。とはいってもフランジの強軸まわりの断面2次モーメントだって、そんなに大きくはありません。じっさいそれは、I型断面の強軸まわりのウェブの断面2次モーメントと同じで、I型断面の断面2次モーメントにウェブは、全体の1/6くらいしか寄与していません。

 フランジの強軸に関する軸方向圧縮力による座屈変形を拘束するのは、やはりウェブですが、ウェブは面外変形にとても弱い(I型断面自体も)。よって上フランジは、圧縮力を受けると、面外に孕み出そうとします。

 最初それは局所的に起きますが、孕み出してないところから見れば、上フランジの一部が横にずれたことになるので、部材全体としては、ねじり作用の発生です。

 ところがI型断面は(開断面は)、ねじり作用にほとんど抵抗できず、孕み出しを拘束できない。そうするとちょっとでも孕み出しが起こると、曲げ圧縮作用によりねじり変形はどんどん助長され、最後には部材がねじれて壊れるという事になります。これは別に上フランジが軸圧縮力で座屈しなくても起こりうる事です。とにかく孕み出すきっかけがあり、それが無視できない大きさに達っすれば起こります。

 この時、引張縁である下フランジはほとんど横に変形せず(引っ張られてるから当然ですが)、座屈後の形状を見ると、下フランジを中心に断面全体が横に回転したように見えるので、横倒れ座屈の名があります。

  ※「横倒れ座屈」でgoogleすれば、けっこうそういう画像が見れますよ。


 ちなみにI型断面の弱軸まわりの面外曲げ作用でも、同様な可能性はある訳です。ある訳ですが、今度の孕み出し方向はI型断面の強軸に関連する方向なので、問題にしなくて良いとなってます。これが、「中心ラインをウェブで拘束されるために、その座屈は考慮しないで良い」の理由です。どうせ強軸方向曲げに関連する横倒れで、横倒れ座屈荷重は決まるからです。

 強軸方向曲げに関連する横倒れとは、弱軸方向に関連する孕み出しが原因という、鬱陶しい構図です。


>強軸まわりの曲げ は 弱軸方向の変形 が起きます。。。ややこしいですね。

 ・・・賛成!(^^)。
    • good
    • 0
この回答へのお礼

横倒れ座屈に関するご丁寧な解説ありがとうございました。だいぶ理解が進んだ気がします。
ただ、まだいくつか疑問が浮かぶのが、I型断面の弱軸まわりの面外作用で…により座屈を考慮しなくてよい、のところなのですが、この場合も、両側のフランジがハの字に変形して孕みが生じるのではないでしょうか?これをウェブが抑える?あるいはこれは横倒れとは異なる座屈なのでしょうか?

あと、よく分からないのが、有効座屈長です。片持ちだと、両端支持や両端固定の変形形状と比較して、梁の長さの2倍だとか4倍だとか意見が見られます。私が感じるに、両端固定の場合はその梁の中央で座屈が生じます(曲げモーメントによる圧縮が最大なので)が、片持ちの場合、基部は拘束されています。なぜこれで有効座屈長の話ができるのかがピンとこないのです。

立て続けに質問すみませんが、ご回答頂けると幸いです。

お礼日時:2014/10/09 10:13

>弱軸方向の曲げに対しては考慮する必要があり、


>強軸は必要ない(影響はほとんどない)という理解でよろしいでしょうか?
「弱軸方向の曲げ」というのも、誤解を生む表現ですが。。。言葉づかいが厳密なら、それで正しいのですが、

弱軸まわりの曲げになる(曲がりやすい方向に曲げる)場合は、曲げ座屈は起きません。
強軸まわりの曲げにして、強度を稼ごうとする場合は、曲げ座屈の検討が欠かせません。

最初に書いた、「言葉づかいが厳密」について、説明します
H形鋼の場合、強軸というのは、下図の点線・・・・の事です。(弱軸はこれに直角)
 ---
  |
・・・|・・・
  |
 ---
「強軸まわりの曲げ」はこの点線を中心とした回転のモーメントを与えるという意味で、変形の方向としては上下になりますから、これは弱軸方向の変形です。
もう一度書きますと、
強軸まわりの曲げ は 弱軸方向の変形 が起きます。。。ややこしいですね。

なので、私は「強軸」「弱軸」という言葉は、できる限り使わないようにしています。
    • good
    • 0
この回答へのお礼

ありがとうございます。ちなみに強軸まわりの曲げを期待して弱軸方向の変形を考慮するのは横倒れ座屈ということでしょうか?

お礼日時:2014/09/29 07:55

 座屈というと軸圧縮作用に伴う座屈をまず思い浮かべますが、軸圧縮作用に伴う座屈とは正確には、軸圧縮と曲げ作用の連成によって起きる座屈なんです。

なので曲げ作用に伴う座屈だってあります。ただし薄板で構成された断面でも閉断面であるか、中実断面であれば、軸圧縮作用に伴う座屈のみ考えておけば、ほぼOKです。

 そういう訳で、曲げ作用に伴う座屈が無視できないのは、皆さんの仰るI型プレートガーダーのような薄肉開断面の場合です。このような場合、座屈は大別して2つに分かれます。

(1)全体座屈
 これは部材全体がひしゃげるイメージです。

 1)軸圧縮作用による座屈(曲げ作用との連成)。
 2)曲げ作用による横倒れ座屈(ねじりとの連成)。ただし薄肉閉断面や中実断面では、たいてい無視できる。


(2)局部曲げ圧縮座屈
 部材全体は真っ直ぐだが、断面を構成する薄板が、局部的に凹んだりする座屈。軸圧縮と曲げ作用の合力に伴う、薄板の曲げ連成によって起こる座屈。多くはI型断面のウェブに対して計算されるが、凹んだ部分が構造上の弱点となり、全体座屈などを招きかねないので、無視できない。薄肉閉断面でも起こりうるが、条件により無視しうる場合も多い。


 厳密に言うと、せん断作用やねじり作用に伴う座屈だってあります。しかし実際上は、そういう座屈が無視しうるような全体構造系を前提として考えます。典型は、桁の格子構造です。

 そういう場合は、概ね(1)と(2)をやっとけば十分で(例えば弱軸方向への作用は十分小さい)、全てを考慮した組み合わせ応力状態に対する座屈照査を行うのは、稀です。

 それが必要になったら、そもそも全体系の構造が妥当でないと判断します。
    • good
    • 0
この回答へのお礼

丁寧なご回答ありがとうございます。やはり薄肉開断面の場合は考慮しないとダメということですね。

お礼日時:2014/09/29 07:46

#1=#3 です。



今、ちょっと気がついたのですが、質問者様のおっしゃる「座屈」というのは、軸圧縮に対する座屈ではなく、曲げに伴う圧縮側(#3の回答で言うと、はりの下面側)の座屈、ということでしょうか。
でしたら、断面形状により異なります。はりの断面が薄肉構造なら、座屈照査は必要ですが、充実断面なら不要です。

#2様の回答は、この、薄肉断面の場合の、曲げに伴う圧縮側の座屈のことです。
    • good
    • 0
この回答へのお礼

そのとおりでございます。

お礼日時:2014/09/25 08:55

#1です。



片持ち梁の先端に、せん断方向(軸と直角方向の)力、ということですので、当然、はりにはせんだん力に加え曲げモーメントが発生します。これはご存知ですよね。
その力の方向は、はりと直角方向であり、はりの軸方向には向いていないのですよね。

ですから、当然、このはりには軸圧縮力は発生せず、座屈も生じません。

もし、図と違う状態をお考えなら、補足で示していただければ、より適切な回答ができると思います。
「片持ち梁の座屈」の回答画像3
    • good
    • 0

片持ち梁の先端に集中荷重がかかっている、ということでしょうか?



梁の弱軸曲げとなる方向に力がかかる(たとえば、断面で見て エ 形に梁があったとき、右から左へ押す力)のでなければ、梁は座屈しますから、座屈の検討は必要です。

私も商売で構造をしていますが、1番の回答は、質問文の「せん断方向(軸と直角方向の)力」を「せん断応力のみ発生する力」と読んでいると思います。
    • good
    • 0
この回答へのお礼

毎度ありがとうございます。弱軸方向の曲げに対しては考慮する必要があり、強軸は必要ない(影響はほとんどない)という理解でよろしいでしょうか?

お礼日時:2014/09/25 08:52

 構造力学、特に座屈を商売道具にしている者です。



 これって、ごく普通の片持ち梁の曲げですよね。としたら、もともと座屈は生じないので、座屈照査は必要ありません、と言うか、この荷重に対する座屈照査はできません。

 もし、何か特殊な条件があるなど、単純な片持ち梁の曲げにならない場合をお考えなら、それを図に示して頂くなどをすれば、もっと的確な回答ができるかもしれません。
    • good
    • 0
この回答へのお礼

ありがとうございます。
条件が不十分でした。梁は例えばH鋼のような断面の場合です。

お礼日時:2014/09/24 22:35

このQ&Aに関連する人気のQ&A

お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!

このQ&Aを見た人はこんなQ&Aも見ています

このQ&Aを見た人が検索しているワード

このQ&Aと関連する良く見られている質問

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台形の重心を求めるには

上底a 下底b 高さ h とした場合、台形の重心をもとめる公式は、 (2a+b)/(a+b)*h/3 でよろしいでしょうか?

Aベストアンサー

計算してみました。
面積
 A=(a+b)h/2
下底周りの断面一次モーメント
 S=a・h^2/2 + (b-a)h^2/6
  =h^2(2a+b)/6

重心位置、S/Aですから、
 G=(2a+b)/(a+b) ・ h/3

合ってますね。

Qねじり剛性係数と断面二次モーメントの関係

ねじり剛性係数と断面二次モーメントの関係
縦横XYの断面二次モーメント値からねじり剛性係数、またはそれに相等するねじり変形しにくさを表す数値を出す方法を探しています。

いつくかある断面形状のねじり強さの比率を知りたいのです。材質は考慮しません。
単純にXYの断面二次モーメント値をかけ算して、その値の比率で判断していいものでしょうか?

具体的には乗り物のフレームを設計して、すでに一度専用のパイプを試作しました。
予想以上に強かったので断面を小さくして軽量化を図りたいのですが、一体どれくらい落としてよいものか判断がつかないのです。
結局は当てずっぽうなのですが、最初のものに比較して何%ダウンという指標があれば有力な判断材料となります。
宜しくお願いいたします。

Aベストアンサー

まず、ねじりの剛性係数をGJとします。
GJの定義があいまいなので、明確にしておきましょう。

長さLの一様断面の棒を、トルクTで捩じった場合の回転角をθとします。
すると、
θ=TL/(GJ) ・・・(1)
と書けます。
ここで、
G:横弾性係数
J:捩り断面2次モーメント
です。
このとき、GJが、捩りの剛性係数になります。

このときのJは、断面形状が円または中空円の場合には、
J=Ip(断面2次極モーメント)=Ix+Iy ・・・(2)
で定義されます。

また、断面形状が上記以外の場合でも、棒の断面の両端面が変形後も平面となるように拘束されている場合(全周溶接などによって)には、Jはやはり式(2)で定義できます。
今の質問の構造の場合、フレームと書いていらっしゃるので、棒の両端面はしっかりと拘束されていると思われ、式(2)が適用できます。

これがあなたの質問に対する直接の回答となります。

以上のほか、棒の断面の両端面が変形後も平面となるように拘束されていない場合のケースについて補足説明しておきます。
棒を両手で握って捩ると、断面が円でない場合には、両端面が変形後は軸方向に波打った形状となって、平面とはなりません。(この現象が顕著に現れる例としては、紙を丸めて筒状にして捩った場合があげられます。)
このような捩りの状態を「サン・ブナンの捩り」と呼びます。
断面が長方形の棒を、両端を溶接せず、補助金具などを用いて、他の部材にねじ止めしているような場合には、このサン・ブナンの捩りが発生しやすくなります。
この場合の注意としては、
J<<Ip ・・・(3)
となってしまうことです。
この場合の取り扱い方については、一般の材料力学の本はごまかしているのが普通です。
あなたの場合、「予想以上に強かった」と書かれているので、サン・ブナンの捩りの状態ではなく、両端面がガッシリと他部材に溶接されているケースと推測しています。

まず、ねじりの剛性係数をGJとします。
GJの定義があいまいなので、明確にしておきましょう。

長さLの一様断面の棒を、トルクTで捩じった場合の回転角をθとします。
すると、
θ=TL/(GJ) ・・・(1)
と書けます。
ここで、
G:横弾性係数
J:捩り断面2次モーメント
です。
このとき、GJが、捩りの剛性係数になります。

このときのJは、断面形状が円または中空円の場合には、
J=Ip(断面2次極モーメント)=Ix+Iy ・・・(2)
で定義されます。

また、断面形状が上記以外の場合でも、棒の断...続きを読む

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鉄骨構造部材の座屈(局部座屈、横座屈、圧縮座屈)について

座屈に関してのレポートを書かなくてはいけないのですが、どの資料をみても、あまり詳しく載ってませんでした、どなたか座屈について詳しく教えて下さい。

Aベストアンサー

局部座屈:例えば梁端部の曲げが終局強度に達したとき、梁端部圧縮側のフランジが波を打つように座屈することを言います。簡単に言えば局部的にグネッと曲がるということですかね。

横座屈:H型鋼などのように強軸、弱軸があって強軸周りに大きな曲げを受ける場合、鉄骨は弱軸方向に変形しようとします。つまりねじれてしまうわけで、このねじれを横座屈といいます

圧縮座屈:オイラー座屈のことです。細長い(細長比の大きい)柱に軸力をかけると、応力度が材料強度に達する前によこにグネッと変形してしまうことを圧縮座屈といいます。

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鋼材の断面積について

H鋼やチャンネルのような鋼材の断面積について質問です。引張強さを定義する時の有効断面積Anとせん断応力を定義する時の面積Awの違いは何ですか?また、Awの方はウェブだけでフランジが含まれていませんし、鋼管のAwはA/2(πD^2/8?)でいくらなんでも広すぎるような気がします。これらはなぜですか?

Aベストアンサー

断面に対して垂直な力(引っ張り力)と断面に平行な力(せん断力)の断面内の伝わり方(?)の違いです。

引っ張り力では、断面の形状にかかわらず、ほぼ、全体に均等に力が分布しますが、
せん断力では、断面の形状によって、力が分布が変化します。

H型鋼にせんだん力がかかった場合、大部分の応力をウェブが負担するので、Awはウェブ面積ですが、
鋼管では、応力の分布が断面全体で徐々に変化して、最大の箇所では平均の応力の2倍になるので、Aw=A/2という定義になっています。
http://ebw.eng-book.com/heishin/vfs/calculation/VerticalShearingStress/

QH形鋼の片持ち梁の強度計算について

H形鋼の片持ち梁の強度計算について。

添付の図面のように、片持ち梁のH形鋼(H100x100)が2本あり、その上に鋼板を載せ、その上に等分布荷重が100[kgf/m2]かかる。
その時のH形鋼の片持ち梁の強度計算についてです。

床板の比重:7.85
H100x100の断面係数Zx:75.6[cm3] = 7.56 x 10^(-5)[m3]

床板の面積:A = 1000 x 5000 = 5000000[mm2]=5[m2]
床板1[m2]辺り100[kgf/m2]=980[N/m2]の荷重がかかるので、
床板にかかる総荷重:W = 980 x 5 = 4900[N]

床板の重量:W = 6 x 1000 x 5000 x 7.85 x 10^(-6) x 7.85 =236[kg]=2313[N]

H形鋼にかかる総荷重:床板にかかる総荷重+床板の重量 = 4900 + 2313 = 7213[N]
H形鋼2本で支えるので、
H形鋼1本あたりにかかる荷重:W = 7213 / 2 = 3607[N]

この荷重がH形鋼に等分布に掛かるので、
H形鋼の上面の面積:A = 100 x 5000 = 500000[mm2] = 0.5[m2]
H形鋼にかかる等分布荷重:w = 3607 / 0.5 = 7214[N/m2]


曲げモーメント:M = (w x l^2) / 2 = (7214 x 5^2) / 2 = 90175[N・m]
曲げ応力:σ = M / Zx = 90175 / (7.56 x 10^(-5)) = 1192791005[N/m2]=1193[N/mm2]

これで合っているのでしょうか?
SS材の場合、許容曲げ応力は安全率にもよりますが、80~100[N/mm2]とかになることが多いかと思いますが、今回はあくまで計算方法が合ってるかどうかだけ確認願います。

以上、宜しくお願い致します。

H形鋼の片持ち梁の強度計算について。

添付の図面のように、片持ち梁のH形鋼(H100x100)が2本あり、その上に鋼板を載せ、その上に等分布荷重が100[kgf/m2]かかる。
その時のH形鋼の片持ち梁の強度計算についてです。

床板の比重:7.85
H100x100の断面係数Zx:75.6[cm3] = 7.56 x 10^(-5)[m3]

床板の面積:A = 1000 x 5000 = 5000000[mm2]=5[m2]
床板1[m2]辺り100[kgf/m2]=980[N/m2]の荷重がかかるので、
床板にかかる総荷重:W = 980 x 5 = 4900[N]

床板の重量:W = 6 x 1000 x 5000 x 7.85 x 10^...続きを読む

Aベストアンサー

最大の間違いは、
>H形鋼にかかる等分布荷重:w = 3607 / 0.5 = 7214[N/m2] の部分で、
w = 3607 / 5 = 721.4[N/m]。
単位の間違いと、1本当たり幅で割るのではなく梁の延長で割る。

別の間違い。
H鋼自体の重量もH鋼に掛かる荷重として加算しなければならないところ、加算していない点。
H鋼はそんなに重くないので結果に大した影響を与えないので重量は軽いので無視、
というのはアリですが、加算を忘れているなら考え方としてNG。

>床板の比重:7.85  (途中省略)
>床板の重量:W = 6 x 1000 x 5000 x 7.85 x 10^(-6) x 7.85 =236[kg]
何故か 7.85(鋼材の比重)を2回掛けています。1回目の7.85*10^-6は1.00*10^-6(水の単位体積重量,kg/mm2)としないと、単位・計算結果が合いません。
比重は無次元数値です。よって、計算を端折るために、床板の単位体積重量:7.85t/m3
のように書くし、比重を使いたいなら、水の単体体積重量を掛けてやらないと計算式の次元不一致
というエラーです。

最大の間違いは、
>H形鋼にかかる等分布荷重:w = 3607 / 0.5 = 7214[N/m2] の部分で、
w = 3607 / 5 = 721.4[N/m]。
単位の間違いと、1本当たり幅で割るのではなく梁の延長で割る。

別の間違い。
H鋼自体の重量もH鋼に掛かる荷重として加算しなければならないところ、加算していない点。
H鋼はそんなに重くないので結果に大した影響を与えないので重量は軽いので無視、
というのはアリですが、加算を忘れているなら考え方としてNG。

>床板の比重:7.85  (途中省略)
>床板の重量:W = ...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


このQ&Aを見た人がよく見るQ&A

人気Q&Aランキング