コンパネの看板の強度

質問

０．９ｍｘ１．８ｍ　厚さ１２ｍｍのコンパネの看板を屋外に設置します。事情があって業者には頼めません。自分でやらなくてはならないのです。

猛烈な台風（風速55m超）に耐えるようにしたいのですが以下の通りで大丈夫でしょうか？

前提
１．風速55m/s、風圧151N/m2　看板の受ける風圧　１５１ｘ０.９ｘ１.８＝２４５N/看板
２．支柱は丸太を用いることとし絶対抜けない事とする。

問い
１．上記条件の看板を左右各4カ所計８カ所でねじ止め（５ｍｍｘ60ｍｍ）しようとおもいます。
これで耐えられるでしょうか?

２．看板にかかる風圧を少しでも広い面積で受け止めるために、ねじと看板の間に平べったいリング状のもの（ワッシャーのようなもの）を挿入してしめこもうと思ってますが有効でしょうか?

３．ねじと釘ではやはりねじの方が強いでしょうか？

ほんとに困っています。どうかよろしくおねがいします。

回答No.1

esaomann · ベストアンサー

風速25mともなるとまともに立っていられないほどの風になります。
・・・で想像してみて下さい、風速55ｍ。
245Nは約25Kgですよ。
風圧力W＝速度圧q×面積×風力係数Cfですから計算としては正しいですが・・・151N/m2の出所がわかりません。

以前は速度圧qは60√h（hは16m以内）与えられていましたが、
現在は様々な理由から（別に調べてみると面白いかも）電卓で簡単に出せるものでもなくなりました。
私は構造屋さんではないですが、試しに、看板高さが5mとしてこの60√hで概算してみるとqは約134.2kg/m2となりますから、
風圧力は約217.4kgになりますね。

ネジ止め（5×60）ですから木ねじ止めでしょうか。
少なくともこの荷重の2～3倍の力がかかっても破綻しない取りつけ方法が必要になると思います。
支持の仕方にもよりますが、単純にコンパネ一枚をそのまま看板の面材として支柱に留め付けしたのではこの位の負荷がかかるとしなってしまい、実用にならないでしょうし、この程度の木ネジではそのことによるビスもしくは釘の破断もありえます。
また、これだけの力が負圧（看板裏側からの風）としてかかると、木ネジの頭くらいなら簡単にスッポ抜けてしまいますよ。
また、コンパネは決して耐候性の高い材料ではありません。耐水性を向上させるような有効な対策をとらずに野ざらしにすると数年でボロボロになってしまいます。支柱も丸太ですしね。
少なくとも、コンパネの裏を垂木等で補強し、ボルト等で留め付けすることが必要です。
コンパネの両短辺を留めるとして、ボルト10～12mmで4本ずつ計8本。角座金が必要ですが、それはボルトの頭とナット側両方に使い、コンパネと支柱の間に入れるのは意味がありません。

お礼

esaomanさま

１．素人丸出しの質問で失礼しました。。そもそも風速55m等は想定しなくていいですよね。

151N/mは下記のURLの55mのところを引用しました。

http://hb8.seikyou.ne.jp/home/y-ken/saromatatumaki/wind_pressure/windpressure.htm

２．逆に木製の看板を屋外に設置する場合看板屋さんは風速何メーターを想定するのでしょうか？

回答No.6

foomufoomu

>Cd＝抗力係数ここでは板なので２
これは、普通1.2とします。

>これで計算すると195Kgf/m2となるのではないかと
それであっています。だから、1900N/m2 なのです。N表示にするとkgfの9.8倍になるのはご存知ですよね？

お礼

Foomufommu様

ご教示ありがとうございました。書き終わってNewtonに換算したら大体合うなと思いました。
抗力係数が違ってたのですね。感謝です。

回答No.5

gisahann

2. 丸太も抜けないこと。　看板は立て置き横置き？　杭は２本？　太さは？　
　ベニヤが折れ曲がるくらいの力にも負けずに建てる。

　杭はどれくらいの深さに埋めるのですか？　
（以下は経験則から）
　横置きでも下部にはクロスバーなどの抜け止め防止の対策をして６０CM以上は埋め込んで下さい。

お礼

gisahannさま

ご指摘をありがとうございます。支柱は木製のがすでにあり30年間腐りもせずに未だ建ってます。
取り急ぎ看板をとっかえ、支柱は1本追加して直径5cm長さ2mの鋼鉄パイプを地中100cm埋めて上部を看板とボルト止めをしようと思っています。

回答No.4

meitoku

「支柱は丸太を用いることとし絶対抜けない事とする。」
抜けなくても長い期間の間には木材は朽ちてきます。
設置する地盤が湿地ならなおさらです。
油断禁物です。

回答No.3

foomufoomu

No.1のお礼のリンク先は、1桁ぐらい計算間違えしているようです。同じページの下のほうの計算例では風速40mで1181N/m2になっています。(風力係数(形状係数)考慮で1.2倍ですが)

NO.1の60√h　で計算してもかまいません。(単位はｈがm、結果がkgf/m2)　これでも今の式と大きな違いは出ません。看板は今でもこの式を使っている人も多いと思います。この式は上空での風速60mを想定しています。
が、地上近く(高さ3mぐらい以下)なら1000N/m2として計算しておけば、まず台風でもOKです。

１．上記条件の看板を左右各4カ所計８カ所でねじ止め
たぶん、持ちません。ねじなんかケチケチしないで左右12本ずつ(150mm間隔)ぐらい打ちましょう。

２．看板にかかる風圧を・・・（ワッシャーのようなもの）
ワッシャーですよね（ようなでなく）。有効です。が、なくてもあまり変わらないと思います。

３．ねじと釘ではやはりねじの方が強いでしょうか？
強いです。

お礼

Foomufoom様
ご親切な回答を深謝します。

＞No.1のお礼のリンク先は、1桁ぐらい計算間違えしているようです。同じページの下のほうの計算例では風速40mで1181N/m2になっています。(風力係数(形状係数)考慮で1.2倍ですが)

リンク先の計算についてですが下の方の計算が間違ってるような気がします。ｇで割るのを忘れてるようですが如何でしょうか？本当に素人なので難しい計算式は分らないのですが他のサイトで流体が及ぼす圧力について

D=（CdAγ/2g）ｘU^2　という計算式があって

Cd＝抗力係数ここでは板なので２
Aは面積　ここでは１ｍ２
γ＝密度　ここでは1.2
U=風速　40m/s

これで計算すると195Kgf/m2となるのではないかとおもいます。よろしくおねがいします。

回答No.2

hana10_26

選挙の時の看板は簡易的ですが飛んで被害が出たなんてほとんど聞きませんよ

倒れても飛んでいかない様に工夫したら？

お礼

hana10_26
ご回答をありがとうございました。

そうですね。倒れるというか看板を止めている木ねじが強風で一気にすっ飛ばないかと心配してます。
看板に網でもかけておけば飛んでいかないのですけど。