ほんの少しの水に分厚い水槽…なんか納得行かない

アクリルの水槽を設計して貰いました。何んとその厚さが３ｃｍです。内径の深さは70ｃｍ、幅60ｃｍ、奥行き20ｃｍ程度です（抱えたら90Kg！台の出っ張りがあったりしますが…）。
張り合わせ部の強度が必要なのかも？とは思ってみても、こんなに分厚いアクリルにしないとイケないというのが直観的に理解できません。
底部分の圧力が深さのみに依存するのであれば、高さが同じ70ｃｍで、幅も同じ60ｃｍ、奥行きを1ｍｍにしても3ｃｍの厚さが必要？
ただし 材料は一定厚の板を使うという条件だそうです。上部は開いているので水圧も弱いけれど 強度も弱いといった事も考慮されているそうです。
これって直感と合わないだけで、どこかが間違っていると云う訳ではないのでしょうか？
どなたか易しく教えて下さい。

質問者からの補足コメント

• 回答有り難うございました。
  実は水が半分入ったまま この水槽を80ｃｍの高さの机からおろしました。可成り、と言より男３人でも とんでもなく重かった…（空の水槽が90Kgですから）。
  接着面積は一応考えましたが、それとは別に単純に３㎝の幅が必要というなら「直感的に納得いかん！」となった次第です。
  成程、そこが平らでない場合として ３㎝の厚さが必要なのは底だという訳ですね？でも設計者と設置面の情報はやりとりしてないので、今回はそれとは違う気がします。
  オカシイと指摘された部分ですが、設計者は関係ありません。これは私が最も回答して欲しかった部分です。
  アクリルの強度が幾らかを自分で調べればよいのでしょうが、面倒だったので 手っ取り早くここに登場してみました。
  端的に 「奥行き1ｃｍだろうが、１㎜だろうが、必要な厚さは同じだ！」とか断言してしていただけたら次に話が進むのですが…。

  No.5の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2015/06/13 02:27

• ご回答有り難うございます
  流石その道の方ですね、大変説得力があります。
  他の方々同様、直観的にも３ｃｍ厚というのはかなり違和感があったのだという事、その道の経験からも少しマージン見過ぎなのでは？といったお話で大分納得できました。
  そこで 繰り返しになりますが、止めの質問です。
  ・縦横の寸法は同じ、奥行きが10ｃｍと１㎜で必要な厚さは同じですね？
  ・一番強度が必要なのは、長手方向 真中側面の底ですね？
  端的にご回答願えないかと思っています。
  宜しくお願い致します。

  No.6の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2015/06/14 12:56

No.19 回答者： fo-nn 回答日時： 2015/07/04 17:14

5ミリで作ります

この回答へのお礼

・・・

お礼日時：2015/07/04 22:31

No.18 回答者： fo-nn 回答日時： 2015/07/04 16:02

板が薄いままだと水圧で膨らみます、膨らむと横の板は内側に力がかかります、結果接着面が弾けて割れます。

(あくまでも底板は水平の台に乗っている話です)
入れる水量で水圧に耐えうる水槽の強度(膨らまない・結果弾けない)を保つために板厚が決まります
水入れるんですよね？どうして水圧と強度を別で考えるのでしょう？

>水圧が上がって板厚を厚くする必要が生じるのではなくて、水槽の強度がおちるので 厚くする必要があると言っています。

別々で考えているこれの意味が理解できません、

この回答へのお礼

ご破算で願いましては…
（問）深さ70ｃｍ、幅60ｃｍ、奥行き10ｃｍの水槽がある。これに必要な板厚が1ｃｍだった時、深さと幅は同じで　奥行きのみ1ｍｍの水槽に必要な 板厚は1ｃｍである。
この真偽はいかに？

（水平だとか…色々言いっこなしです。当然です。問題の本質を推して貰わないと、疲れるだけの屁理屈論議になりそうなので、宜しくお願いします）

お礼日時：2015/07/04 16:27

No.17 回答者： fo-nn 回答日時： 2015/07/04 11:46

>奥行き方向をのばして50ｍプールにしても幅60ｃｍの面の圧力は同じと思っています。

ただし、この場合は奥行き50ｍ面の強度が落ちるでしょうから　ここは分厚くする必要があります。すべて同じ板厚と言う条件から、結果　幅60ｃｍ面も分厚くなりますが、これはこの面の水圧が増したからではありません。

「50m面は分厚くする必要がある」と言う事は水量が多くなれば板厚は厚くなる！？ではないですか？60cm面だけ薄いままの板厚で大丈夫だと？

もしかして根本的なご質問の意図が違うのでしょうか⁉︎

この回答へのお礼

やはりそうでしたか…
そうゆうことにならない様に、条件を押さえておいてと念押しした積りですなんですが。
繰り返しは 端折って、はっきりしたいところだけ　確認しますが、
水圧が上がって板厚を厚くする必要が生じるのではなくて、水槽の強度がおちるので 厚くする必要があると言っています。

60ｃｍ面だけ薄いままで大丈夫？
→大丈夫だと言っています。

・・・・・・・・・・・・　←　　ご推察下さい。

お礼日時：2015/07/04 14:05

No.16 回答者： fo-nn 回答日時： 2015/07/04 01:03

私の方こそ何度もすいません。

水槽の内径の深さは70ｃｍ、幅60ｃｍ、奥行き1ミリと10センチの場合

奥行きが1ミリの水槽は水を入れると4.2Lで中の水の重さ４.2kg、奥行きが10センチの場合中の水の重さは42Lで42kgなのは分かりますよね？
水圧は横にも掛かるのは分かります？

中の水の重さの4.2kgが前後左右の板に与える水圧が水量42Lの42kgと同じ板厚で大丈夫だと思います？単純に中から外に3kgで押されるのと30kgで押されるのとで同じ板厚で大丈夫だと思います？

基本的な事の確認です

この回答へのお礼

済みません。
余り噛まずに流していたので突つけませんでしたが、奥行き１㎜の重さは0.42Kgじゃないでしょうか？　幅が1/100なので　水量も1/100ですよね。
凄～く軽いですよ。

・水圧は横にも…？
→水圧は下にも、横にも、上にも、斜めにも四方八方、全方向にかかると考えています。

・同じ板厚で大丈夫だと…？
→大丈夫だと考えます。水深が同じなので水量が100倍になっても、1/100になっても、水圧は同じと思いますので。
奥行き方向をのばして50ｍプールにしても幅60ｃｍの面の圧力は同じと思っています。ただし、この場合は奥行き50ｍ面の強度が落ちるでしょうから　ここは分厚くする必要があります。すべて同じ板厚と言う条件から、結果　幅60ｃｍ面も分厚くなりますが、これはこの面の水圧が増したからではありません。

・・・と、このような考えですが、私がちょっと引っかかったのは 奥行きがどんどん狭くなっても （前述では 気合をいれて1μｍとも書きましたが）、同じというのが「直観的に」 これはちょっと…と思った次第です。

お礼日時：2015/07/04 10:52

No.15 回答者： fo-nn 回答日時： 2015/07/03 12:20

やはり私は中に入る水量(水の重さ)が変わるので前後左右の板に掛かる水圧が変わるので板厚は厚くしていかないといけないと思います。

今週末に他の何人かに意見を聞くのでまたかける事があれば書きたいと思います。

この回答へのお礼

宜しくお願いします
条件だけはしっかり共有しておいてくださいね
（じゃないと　無駄な議論に労力つかったりしますから）

お礼日時：2015/07/03 22:38

No.14 回答者： fo-nn 回答日時： 2015/06/28 23:39

納得していただく言葉を見つけられませんので探してみました

先に水槽の板厚の計算方法を書いてあるページ
http://anzensuisou.com/anzensuisou/03/sea0303.html

これの説明を聞きたいという事だと認識で水圧は水深と水量で
全方向に掛かる水圧が変わると説明のページ
http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question …

ご質問者様を納得させられる回答が見つからなくネットに頼りすいませんでした。見ていただいてまたご意見をお聞かせ下さい。

この回答へのお礼

情報有り難うございます
アクリルの水槽設計ですね
計算自体は 興味が２の次になってますので、さーっと見て流しました。

二つ目の内容も 特に「そうなのか」と思った内容はありませんでした。
ここの記載から「水圧は水深と水量で変わる」と言うのは読み取れませんでした。
「水圧は水深に比例する」との記載はあります。私もそう思っています。

私も大分考える時間を持ちました。
水槽に仕切りをいれる思考実験から　自分としては結論として「10ｃｍも1ｃｍも1ｍｍも同じ板厚が必要」と考えています。１μｍでも？と聞かれたら同じ条件の下では　やはり「同じ」と答えようと思います。

奥行き1ｍｍで高さが1ｃｍなら、もし底がなくても 水は落ちないかもしれませんが、底を付けて空気もないとすれば　やはり水圧は水深のみに依存するのでは？と考えます。（一応 表面張力みたいなのはなしと条件を付けてますし…）

これが違っていたら 反撃お願いします。

お礼日時：2015/07/01 00:41

No.13 回答者： fo-nn 回答日時： 2015/06/28 18:04

何度もすいません、再度確認ですが、ご質問者様も「水槽のサイズ＝板厚＝水深」私はそれに水の総重量も関係してくる事もあると思うんですが

そこが納得頂けてないと言う事でよろしいでしょうか？

この回答へのお礼

はい、私は水の総重量には関係しないと思っています。皆さん同様、水深！即ち「水圧だけに依存する」と考えてます。

但し、ここまでの話の流れで、条件がついていますよ。
・升形
・板厚は全て同じ（つまり一番弱い所の厚さになる）
・長手方向の長さはは変えない
・張り合わせの強度には言及しない
・底は平面
・奥行き（短手方向）の長さを10ｃｍの場合と1ｍｍの場合を比較する
・水の表面張力みたいな力（これ正確には違うと思いますが 、要するに壁面と水が及ぼし合う力みたいなもの、無知なので　こんなごまかし方で通して下さい）は無視できるとする
・後は常識（必要最低の板厚とするなど…言わなくても当然でしょ！みたいな条件）

そうじゃないと、当然 水槽が大きくなると　水圧は同じでも水槽がの強度が落ちますから。

分かる/分からないじゃなく、忙しい！とか面倒だ！だとか　スルーするのは当然のことです。
もし、散歩ついでにお付き合い願える様でしたら 面倒みてやって下さい。

ご参加有り難うございました。

お礼日時：2015/06/28 21:19

No.12 回答者： fo-nn 回答日時： 2015/06/28 17:26

私の文章の理解不足なのでしょうか⁉︎ここ何回かの質問回答が自分でもよく分からなくなっていますね

私の基本的な考え方も水深で掛かる水圧で使う板の厚さが決まると考えています。ただ奥行きが1ミリとか仕切りとか言われて自分でも分からなくなっています。「水槽のサイズは水深で掛かる水圧に依存する」で私の中で数パーセント「水槽のサイズ（＝水量）も影響する」んじゃないかと思う考えを説明できる様にしろと言う事でよろしいでしょうか？

時間許すなら少し色々と調べてみますので1週間ほど時間を下さい
その結果分からなくてスルーするかもしれませんがその場合ご容赦ください。

No.11 回答者： fo-nn 回答日時： 2015/06/28 13:20

>「板厚（＝水圧）は水深のみに因らない」

「水槽のサイズ（＝水量）も影響する」
「この二つで決まる」
これで良いですか？


大き〜く言えばそう言う事ですね


>水量30Kgの水槽の真中に仕切り（容易に曲がらない鋼鉄製とか）をいれても 各部の水圧は変わらない。ですよね？
その仕切りを壁とくっ付けて片方の水を抜く。
水量15Kgでも必要な板厚（＝水圧）はかわらないけど、水槽サイズ（＝水量）は半分です。
この要領で水量を3Kgにしても必要な板厚（＝水圧）は変わらないことになります


水槽の底板中心部から上に仕切り板の様に左右を仕切った水槽を作った場合の話と解釈して底板の面積も半分になるし水圧が掛かる場所も変わってくるしやはり水槽のサイズで考えた場合、30センチ×10センチ×10センチの水槽なら3ミリ(極端な話ですが)で作りますが、真ん中を仕切るなら水圧に対しての強度は上がりますが水が入ってる方は膨らもうとして入ってない方はへこもうとするので5ミリ作るかもしれませんね

基本的には底板の面積と水深で板厚は考えますね

この回答へのお礼

ご回答有り難うございます

私には この「水槽のサイズ（＝水量）も影響する」と言う理屈が分かっていません。
（再度確認しますが、長手方向の長さを変えたりしてはダメですよ）

私もそう思うし、他の多くの方も「水圧のみに依存する」と述べられていますので
ここが争点になりますね
もし、水量も影響するなら、私を含め多くの方の興味はそこに行くと思います。
「水深だけに依存する」と主張する人に、それは違うと説明を加えて頂けますか？
仕切りの話は 「水量は影響しない」となった後の 話の展開です。

お礼日時：2015/06/28 14:46

No.10 回答者： kawasemi60 回答日時： 2015/06/27 19:48

単位面積あたりの圧力と投影面積の圧力を混同

してませんか？それに圧力だけで板厚を決めない。
圧力と呼ばれる力は、大きさと方向の在るベクトル

量です。考える対象の力の向きを仮定して直角方向
の面積を計算し単位面積当たりの圧力を用いて計算。
板圧は水圧で決めるので無くて変形力が材料の降伏点

以下になるように選びます。この変形力を具体的に計算
するのがモーメントという計算です。そしてモーメント計算
には形状や力や固定の有無などが関係します。

水量では無くて形状と寸法が主要な要素ですね。
これらを計算するのが構造計算。
ネットの現代、構造計算でググれば長方形のマス型容器

の計算例が見つかると思います。

この回答へのお礼

ご説明有り難うございます
先ず私は「単位面積当たりの力」と「投影面積の全部の力」を混同してはいないと思います。

それで本題。
仰る内容を私の言語感性でまとめ直すと、「素材の剛性と水圧で板厚が決まる」ですが、これでいいすね？（固定の有無の条件は ここでは影響無い！として下さい。出来ない場合は問題が別物になりますので）
まーこれは説明不要なくらい極当然なことでしょう。
それで、ここでは 材質がアクリルで形も決まっていますので、そこから先は
「水圧のにみに依存して板厚が決まる」でいいでしょうか？

で、その構造計算を行うと 厚さが10ｃｍでも1ｍｍでも必要な板厚は同じなのでしょうか？
私は無精者なので（もありますが、自分で算出して出した答えに自信がありませんし）ググらずにここでウダウダ言っている訳です。

お礼日時：2015/06/28 12:03