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.9 回答者： fo-nn 回答日時： 2015/06/27 00:38

再度、回答になるか分かりませんが・・・

基本的な水槽の板厚の考え方は経験でしたので回答になるかどうか分かりませんが、水圧が違います。
単純に簡単に説明しますが1ミリの場合は4.2L底に4.2キロの重さと圧で前後左右には3キロくらいの圧が掛かります
42Lの場合底に42キロで前後左右に30キロが掛かります
で、3キロと30キロではさすがに同じ板厚とはならない
単純に同じ水深の場合底板面積が大きくなっても前後左右にかかる水圧は変わらないはずですが、ある程度のサイズ以上の話かと・・・
100Lの水槽で高さが60センチの場合と200Lの水槽で高さが60センチの場合は底板に掛かる水圧は違いますが前後左右には同じなので同じ板厚ですが、100Lの水槽で高さ(水深)が60センチの場合と200Lの水槽で高さが120センチの場合では板厚は倍になります
なので一応は水深で板厚は決まると言う事になる。
この考え方もあっているのか回答になっているのか・・・
どうでしょう⁉︎

この回答へのお礼

ご説明有り難う御座います
まとめますと、
「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？
それなら ここから私が反撃したい（お伺いしたい）ことがあるのですが、質問してよろしいでしょうか？　鬱陶しいとか もういいとかなら　これ以上食いつきません。

…と言いながら　一言だけ呟いたりしてみるのでした。
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

どこが間違っているでしょう？？？
気が向いたら解答お願いします。

お礼日時：2015/06/27 17:49

No.8 回答者： kawasemi60 回答日時： 2015/06/26 08:06

物理は知らないけどこういう場合は形と寸法で

大まかな必要強度は計算できると思う。ただし
静的な強度だけでなく水が動いた場合も想定

し動的な強度を考慮する設計者もいると思う。
地震の場合はゆれる水の衝撃が加わる。
鉄製のタンクでもときどき水漏れや破壊が起きる。

圧力は深さだけで決まります。感想で言いますが
深さ70センチは家庭用なら大型水槽の部類です。
アクリルはガラスと似ていて強度が高くてもひび割れ

が起きます。もちろん新しいアクリルなら出ませんが。
古くなると強度が落ちると認識したほうが良いと思う。
連続して力が作用する場合と構造計算では条件が違う。

アクリル材の疲労強度表ってあったかな？
まぁーアクリルの強度は高いからそのまま信じて設計し
数年後に破壊したなんてなるのかも・・・

変形に対する抵抗はガラスよりかなり落ちるアクリル。
違和感というより安全度を高くした設計と思う。
水槽といいますが、観賞用なら生物がいるはず。

大きなナマズや大きな魚、暴れたらかなりの力が上部
の側面に加わります。水族館のアクリルはそれらの衝突
も考慮して２０センチ以上もの設計が採用されています。

水槽の強度はさまざまな条件が有るので説明が無ければ
出来るだけ多くを想定した設計に成るのは自然です。
他にも上部に循環や照明機器を乗せるとか・・・

話の水槽だと下部４隅の４点設置、上部に機器搭載、大きな
ナマズや魚が安心できる感じですねー

この回答へのお礼

成程　私の考えが及ばなかった勘案事項も挙げて頂き有り難うございました。
しかし、既に何度も問いただしているように、質問は「厚さが10ｃｍだろうが、1ｍｍだろうが必要な厚さは同じか？」と言うものです。
YｅｓかＮｏかを端的に答えて、1～2行で説明を戴けたなら　本件は綺麗さっぱり終了～となります。

お礼日時：2015/06/26 23:25

No.7 回答者： fo-nn 回答日時： 2015/06/20 01:21

寸法的に10センチと1mmではさすがに・・・42Lと4.2Lですから水量の重さと水槽の重さの関係で水槽の重さより水の重さが少ないのでもう少し薄くても大丈夫だと思います。

私なら10センチなら10mm底板8mm、1mmなら5mmでもいけると思います。強度はお考えの通りで大丈夫です。

この回答へのお礼

執拗な食いつきにもお答えいただき有り難うございます。
経験と勘から言うと　あまり薄いと分厚い水槽は必要ないということですが、他の方同様 fo-nn様も「水の重さ/量ではなく、水深で必要な強度がきまる」とのことでしたので、それなら「10ｃｍと1ｍｍで水深が同じなら　どうよ！？」となった次第です。
今回のご回答で　水の重さと水槽の重さの関係に言及された訳ですが、出来ればそこの所を詳しくお教え願えませんか？　何によって水槽厚が決まるのか＞？
そして、水槽厚みは水深のみに因らないと明言戴ければ 一応この問題が進展すると思うのですが…
宜しくお願いします

お礼日時：2015/06/21 23:19

No.6 回答者： fo-nn 回答日時： 2015/06/14 01:51

回答させて頂きます。

熱帯魚業界で水槽も何回も作って納品しています。
他の方も書かれていましたが水量ではなく水深で厚さが決まります。今回の水槽の依頼先は経験が少ないのと不安から30㎜だったのでしょう。
接着方法で多少変わりますが、重合接着と通常接着どちらでも１５㎜底板10㎜でいけます。板厚を10㎜にすると結構膨らむでしょうね、私は重合接着ですが、水深９０センチで２０㎜で１２００でも多少膨らんでいますが20㎜で作った事がありますが未だに問題なく使用しています。その他水深がある水槽は専門用語で上のリブを1枚板の抜きで作る事があります。1500の水深600を10㎜で作った事もありますが、一年使用後1年間空で保管したのが原因ですが底板の部分が弾けて割れました。
参考までに熱帯魚屋さんで見積もりをとってみてはどうでしょう？

No.5 回答者： risunotorasan 回答日時： 2015/06/12 23:20

満タンにすれば84リットルですよね。

バケツ８杯分に相当する水を受けるにはそれなりの強度は必要ではないでしょうか？
接合部について考査した場合　１リットルの水が1ｋｇと単純に計算した場合に、その器には84ｋｇの重量がかかります。
耐えうる強度の接着面積が必要になってくることにはなりませんか？

また　書かれていませんが　底面がそのまま真っ平らの場所に置くと仮定して考えられていませんか？
ゆがみ・歪がある場合も考慮しているのではないでしょうか？

無いとは思いますが、10ｃｍの高さからそのものがずり落ちた場合の　G　はいかがなものかとも思います。

確かに30ｍｍの分厚さには恐れ入りますが、机上の計算が好きな人の考えることかもわかりませんね。

ただ、
＞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？

質問者さんのこの表現は　おかしいです。
これも設計された方がおっしゃっているのですか？

私は重さに対しての強度計算をされたと思うのですが・・・。

No.4 回答者： tknakamuri 回答日時： 2015/06/12 02:20

>一滴の水でも長手方向と、水深が同じであれば　

>3ｃｍの厚さが必要となります。ここを説明戴けたら
>嬉しいのですが…

一滴だといろいろ違ってきそうですが、原則水圧は水深で
決まります。水量は無関係です。

このあたりは水面の面積と側面の面積の比がテコの原理で
カを増大させるわけですが、飛行機が油圧を使って僅かな
人間の力で操縦できるのと同じ理屈です。

水槽が地球規模の大きさでも、側面のにかかるカの大きさは
水深のみできまります。でないと海の堤防は必ず決壊します。

この回答へのお礼

一滴の水だと表面張力の話に言及しないといけなくなるから、と言うことでしょうか？
それは私が今 問題にしたい本質と違いそうなので、ここではそれが無視できるくらいの話にしたいと思います。
…ですよね、水量 無関係の「水深のみ」できまりますよね、そこは同じ理解なので安心しました。
ただ、テコの原理は理解できず。飛行機の例（パワーショベルの方がピタッとくるかも）はここで登場する話とは少しずれている気がします。
また、堤防決壊はかなり状況が違い、この俎上に載せるのはちょっと違うと思います（ダム引用ならまだ何とかなりますが…）
物理に入ってのご回答有り難うございました。

お礼日時：2015/06/13 01:52

No.3 回答者： tknakamuri 回答日時： 2015/06/11 15:25

ちょっと調べてみましたが、強度的には 5mmで充分。

但し、信じられないくらい激しく膨らむそうです。
見て気持ち悪くなる人がいるそうですね。

すっきりと直線的な外観を保ちたいなら、最低15mm は
できれば20mmは必要らしいです。後はあなたの美的感覚
次第ですね。30mmは恐らく鏡のように光を反射する
美しい水槽を想定しているのでしょう。

この回答へのお礼

ご回答有り難うございます。
詰り、水槽が壊れなければよいと云うのであれば、5ｍｍ程度でよい。側面平板が平面をキープできる強度を持たせるなら2ｃｍ必要と言うことですね？
形が崩れない美しい水槽を希望していますが、私が直観的に理解が及ばないのは　奥行きが１㎜でも、もっと言えば0.1ｍｍでも「3ｃｍが必要なハズ」と言う所です。
この理屈からいえば、一滴の水でも長手方向と、水深が同じであれば　3ｃｍの厚さが必要となります。ここを説明戴けたら嬉しいのですが…

お礼日時：2015/06/12 00:54

No.2 回答者： spring135 回答日時： 2015/06/11 04:36

多分、水槽の底板と壁板との接合および底部の壁板どうしの強度を低めに計算しているのでしょう。

それなりの根拠はあるのかもしれませんが常識的ではない。要するにアクリル水槽の設計の経験がないのでしょう。
しかし水族館のイルカの水槽は深さ2ｍ位で厚さは10cmぐらいあったと記憶しています。それと比べると深さが約1/3なので10/3≒3cmもありかもしれません。情報をあつめて業者と話し合うべきでしょう。

この回答へのお礼

アクリル水槽の設計者の話と聞いています。
水深10ｍで１気圧、2ｍなら0.2気圧の圧力が底、および底の側面にかかり、水槽長手方向の真中が一番厳しいと思いますが、おそらくイルカの水槽は長手方向も長いので、10ｃｍの厚さが必要だったのではないのでしょうか？　単純に10/3≒3ｃｍとはいかないのでは と思ったりします。
ご回答有り難うございました。

お礼日時：2015/06/12 00:42

No.1 回答者： hachiman-goo 回答日時： 2015/06/11 00:41

こんばんは。

物理学は素人です。
主にペット（魚）の住人ですが、「水槽」つながりで、この質問に出会いました。
水槽の用途がわかりませんが、普通に水を入れて魚を飼うのであれば5～7ミリもあれば十分です。
容量100リットル以下のアクリル水槽は、通常5ミリの厚さで作られ、販売されています。
ガラスと違って、長く使っているうちに、多少のたわみは出てきますが、特に支障はありません。
3センチというのは、アクアリウム業界の常識からしてみれば異常ですね。

この回答へのお礼

回答有り難うございます。
1ｃｍくらいの厚さなら まー直観的に納得いくのですが、ご回答者さまも同じということですね
。その点安心しました。

お礼日時：2015/06/12 00:30