形鋼の溶接強度の計算方法

添付の画像のように、チャンネル(C100x50x5)及びアングル(L50x50x6)を隅肉3mmで全周溶接し、溶接部から100mmのところに荷重P=100Nが掛かるとき、この溶接で耐えれるかどうかというのは、どう計算すればいいのでしょうか？
単純な厚板や丸鋼の計算方法は、参考書等を見れば計算出来るのですが、形鋼の時の計算方法がわかりません。
今回は溶接が持つかどうかの計算方法が知りたいので、形鋼自体の強度は無視してください。
どなたか宜しくお願いします。

質問者からの補足コメント

• 皆様回答有難うございます。
  添付の画像のハッチング箇所(6x44の薄板と仮定)の溶接のみで計算してみると、
  P=荷重(100N)、l=溶接長さ(44mm)、L=荷重までの距離(100mm)、h=溶接寸法(脚長=3mm)、b=板厚(6mm)とし、
  せん断応力
  τ = 0.707P / hl = (0.707 x 100) / (3 x 44) = 0.536[N/mm2]
  曲げ応力
  σ = 4.24PL / h(l^2 + 3b(l + h)) = (4.24 x 100 x 100) / 3(44^2 + 3 x 6 x(44 + 3)) = 5.080[N/mm2]
  最大応力
  τmax = σ / 2 + √((σ^2 / 4) + τ^2) = 5.080 / 2 + √((5.080^2 / 4) + 0.536^2) = 5.136[N/mm2]

  
    補足日時：2015/06/26 04:29

• 先ほどの続きです。
  
  溶接継手の許容応力を25[N/mm2]とすると、求めた応力はこれより小さいので、OKとなります。
  
  No.3で、形鋼を厚板の組み合わせと考えればいい、という回答を頂きましたが、これがよく分かりません・・・。
  例えば、L50x50x6の場合、溶接箇所の長さを縦と横50mm(全周200mm)とし、50x50の厚板の時と同じ計算をすればいいのですかね？
  分かりにくい説明で申し訳ないですが、教えて頂ければ幸いです。
  
  道路橋示方書というのは初めて知りました。
  勉強してみようと思います。

    補足日時：2015/06/26 04:30

• 皆様回答有難うございます。
  返事が遅くなり、申し訳ございません。
  皆様から頂いた回答も考慮に、再考したのですが、
  
  有効のど厚　a1 = a x 0.7 = 3 x 0.7 = 2.1[mm]
  
  B1 = 52.1 - 2 x 2.1 = 47.9[mm]
  
  断面係数 Z = (B^4 - B1^4) / (6 x B) = (52.1^4 - 47.9^4) / (6 x 52.1) = 6730[mm3]
  
  応力　σ = PL / Z = (100 x 100) / 6730 = 1.486[N/mm2]
  
  という感じなのかなと思います。

  
    補足日時：2015/07/04 15:50

No.5 回答者： bathbadya 回答日時： 2015/06/28 18:03

普通は、のど厚を使って計算します。

簡単に言えば、のど厚がチャンネルの板厚以上にすればよし。

繰り返し荷重など応力集中が心配なら完全溶け込みで、ビード接触角も考慮する。

のど厚と溶け込み深さを考慮するなら開先入れた方が良い。
板厚３ｍｍ以上は開先対象になって来ます。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
取引先の溶接基準は開先は板厚9mmからとなっています。
強度的には開先溶接のほうが、のど厚を考えると、強度上では有利ですよね。

お礼日時：2015/07/04 15:54

No.4 回答者： fukutora 回答日時： 2015/06/26 11:43

再度です．

たぶん，すみ肉溶接の「のど厚展開」の部分が不明なのかなと思いますので
下記の資料の図 12.6 を参考にアングルの場合の断面2次モーメントを算定してみてください．

http://www.st.nagasaki-u.ac.jp/ken/matsuda/lectu …

荷重が小さいので今回は気にしませんが，曲げを受ける部材ではアングルよりも溝形鋼の方が
安心です．理由は，アングルのように軸が回転しやすい形状ですと横倒れ座屈しやすいためです．

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

お礼日時：2015/07/04 15:52

No.3 回答者： uen_sap 回答日時： 2015/06/23 16:59

隅肉溶接の解析方法を承知しているなら、

形鋼を厚板の組み合わせて考えればよい。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

お礼日時：2015/07/04 15:52

No.2 回答者： fukutora 回答日時： 2015/06/22 06:36

溶接部のど厚を展開した断面形状の断面２次モーメントを用いて応力度照査を行ってください．応力度照査は質問者がおっしゃる厚板の場合や丸鋼の場合と同じです．ただし，許容曲げ応力度はすみ肉溶接の場合許容せん断応力度（τa）を用いる決まりになっています．道路橋示方書ではP223，P224に記載があります．

図を見た限りでは，十分耐力がありますので，計算をつける必要もなさそうですが．．．

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

お礼日時：2015/07/04 15:52

No.1 回答者： lupan344 回答日時： 2015/06/21 20:55

道路橋示方書では、曲げモーメントによる応力σとせんだん力τが同時に作用している場合は、√（σ^2＋3τ^2）≦σa（垂直許容引張応力）が安全性の判断基準のようです。

（経済性から、垂直許容引張応力×1.1としても良いとされていますが、安全をみるならば、1.0とした方が良いでしょう）
τa＝σa/√3として、上式を変形すると、（σ/σa）＋（τ/τa）≦1.0（垂直許容引張応力×1.1の場合は1.2）となります。
隅肉溶接の許容引張応力は算定できますよね？（鋼材で自動的に決まります）

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

お礼日時：2015/07/04 15:51