床版の強度計算(構造計算)方法と製品素材

このQ&Aのポイント
  • 床版の強度計算(構造計算)方法について教えてください。また、製品素材の計算に必要な情報についてもお知らせください。
  • 床版の強度計算方法とは、荷重がかかった際に破壊せずに強度がもつかどうかを計算する方法です。専門書やインターネットでの情報収集が難しい場合、他の教材や講習会なども活用することをおすすめします。
  • 床版の製品素材の物性には設計基準強度、許容曲げ圧縮応力度、許容せん断応力度、単位容積重量、ヤング係数比、弾性係数などが含まれます。これらの数値を計算に活用することで、製品の強度を判断することができます。
回答を見る
  • ベストアンサー

床版の強度計算(構造計算)方法が知りたい

皆さんこんにちは。 新しい業務分野を担当し始めて困っています。 平板(床版)*水路の蓋と思って下さい に荷重がかかった際に、その製品が破壊せずに強度がもつかどうかの計算です。全く携わった事がないので、どうしてよいのかすらわかりません。専門書やインターネットで調べましたが、専門用語が多く、皆さんご教示お願いします。また、基礎的な本や講習会御存知ありますか? 製品:1000L×1000W×25t(厚み)(単位:mm) 両サイド35mmは、土手にかかるので、スパンは930mm(幅方向だけ土手に乗ります)となります。 その製品に等分布荷重で500kgかけて製品が大丈夫かの資料作成です。 とりあえず、鉄筋無しで考えます。 作る製品素材(コンクリート系)の物性は下記に記しますが、この数値をどう計算するのでしょうか?これだけで足りますか? 設計基準強度:90MPa 許容曲げ圧縮応力度:30MPa 許容せん断応力度:3MPa 単位容積重量:23.5kN/㎥ ヤング係数比:7 弾性係数:210000kgf/?2

noname#230358
noname#230358
  • 開発
  • 回答数3
  • ありがとう数5

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
noname#230359
noname#230359
回答No.2

この場で、全てを説明するのは無理だと思うので、考え方だけ書いてみます。 応用力学の入門書を読む必要があります。 まず、材料にかかる、せん断荷重を計算します。 等分布のせん断力(S)=w・l/2 w:単位当りの荷重 l:はり全長 次に、曲げモーメントを計算します。 材料には、中央からそれぞれ反対向きに材料の廻す力(モーメント)がかかるか らです。 等分布の曲げモーメント(M)=w・l^2/8 次に、計画の材料がせん断力の耐えるか、たわみ量が計画の範囲内かの計算です せん断応力 = A・許容せん断応力度 これが、先のせん断荷重より大きいこと 次に、曲げ応力度を計算します。 曲げ応力 = 断面係数(下縁)X許容引張り応力度 これが、先の曲げモーメント荷重より大きいこと ただし、それぞれに安全率を考えます。 建築系では、例えばSS400の引張り応力度は、400N/mm^2ですが、許容引張り応力度に 290N/mm^2を使い、長期は、荷重を1.5倍で計算するとかです(うる覚え自信なし) 機械系では、400Nで計算するが、安全率、繰り返し5倍、交番8倍、衝撃12倍の荷重で計算 するとかです。 断面係数(W)は、その断面形状がどれくらい曲がり難いかを表す数字です。 同じ断面積の棒なら、平板より、パイプのほうが曲がりにくいですよね。 また、同じ平板でも、横に渡すより、縦にした方が曲がりにくいですね。 断面係数 = I/ytです Iは断面2次モーメントです。ytは材料重心から下縁までの距離です 断面2次係数(I)は、長方形の場合  I = bh^3/12  b : 幅 h : 高さ 丸や三角のなどの断面2次モーメントはいろいろな資料が出ています。 異型の断面2次モーメントはなかなか難しいですが、こんな資料がありました。 http://www.ibara.ne.jp/~saitoib/Private/framepage1.htm その他、曲げモーメントに耐えても、たわみが大きすぎては使い物にならないので たわみ量を計算します 等分布のたわみ=5・w・l^4/(384E・I) E : 弾性係数 I : 断面2次モーメント 建築基準では、たわみは梁全長の1/300以下とかの基準があります。 間違った個所もあるかと思いますので、参考まで

noname#230358
質問者

お礼

長文での丁寧なご教示ありがとうございます。 質問させていただいてからも、自分で色々調べていたのですが、記載してくれた公式集は見つけて、やっていたのですが、公式集なので何が何だかの状態でしたが、貴殿のように教えてくれると非常に助かります。頭を整理して再度頑張ってみます。

その他の回答 (2)

noname#230359
noname#230359
回答No.3

参考までに^^ たわみ限度は短い場合(約5m位で1/1000以下)を()内でのたわみ限度を 選択し、鋼材の選定をしてました^^ 平板の場合、たわみ限度を1/1000以下にするのが妥当ではないでしょうか? 理由は、弾性限度から、物質が荷重を受けて変形しても元の状態に戻れる のが理想だと考えるからです^^ 僕の構造力学お勧め資料は、 機械設計製図便覧(理工学社) と やさしい建築の構造力学(オーム社) と 建築構造力学演習教科書(彰国社) です。 上記記載の書籍では、設計と呼べる段階まで行くのは大変だと思いますが、 参考までに^^ ※設計には、音響学という分野が必要だと、29歳になって初めてしりました;;

noname#230358
質問者

お礼

再度のアドバイスありがとうございます。 奥が深い分野ですね・・・。 ご教示いただいた資料を、自分が理解できるかは別として、購入しようと思います。 頑張ってみます。

noname#230359
noname#230359
回答No.1

http://www.hishiplate.com/tecinfo/yougo.html 以前、このサイトで同様の質問があり、それに記載されていた、 基礎計算記載のホームページアドレスです。 参照頂けます様、宜しくお願いします。

noname#230358
質問者

お礼

ご回答ありがとうございます。今まで見た中では一番わかりやすいサイトですね。 しかし、読んで自分なりにやってみましたが、慣れないので応用がききません。結局、自分が求めたい答えがわかりません。 誠に申し訳ありませんが、さらに素人がわかるサイトや本等御存知ないでしょうか?

関連するQ&A

  • ボルトのJIS強度と、鋼構造設計基準強度について

     SS400のフランジ同士を締結するボルト(引 張り・せん断を受ける)を選定する上で(図面 に指示する上で)、強度を検討していて混乱してしまったので教えて下さい。  JISB1180を調べると、呼び径六角ボルト(こ の場合は並目ねじ)については部品等級(A,B, C)毎に呼び径dに応じた強度区分が規定されて います。  その上で、JISB1051を調べると、各強度区分に ついて最小引張荷重および保証荷重が規定されて います。  例えば、「呼び径六角ボルト A M24 5.6」 について考えると、JISB1180 附表1.3より、 3mm≦d≦39mmであるので強度区分は5.610.9 であると読み取れ、5.6の強度を選定したとし ます。  次に、JISB1051の表7によると、M24の強度区 分5.6のボルトは、保証荷重は98800Nであり、 有効断面積は353mm2であるので、保証応力?を 計算すると約280MPaとなります。(ちなみに、 表6より同様に最小引張荷重を計算すると約499 MPaとなります。)  これに対し、建築学会の「鋼構造設計基準」 では、ボルトの許容応力度は引張りft0=1.2t/cm2 (約118MPa)、せん断τ=0.9t/cm2(約88MPa)と 決められており、これらが同時に掛かる場合は  fts=1.4×ft0-1.6×τ=24.4(MPa)   (且つ fts≦ft0) を許容引張り応力度と定めています。  つまり、JISではボルトの強度区分ごとに許容 応力が規定されているのに対し、鋼構造設計 基準では「ボルト」とひとくくり(高力ボルトは 除く)にしていると思うのです。また、上記の JISの値はせん断を考慮していないとはいえ、 せん断力を加味しても、鋼構造基準の方が許容 応力度として厳しすぎる様に感じます。  どのようにこれらを整理して考えたら良いの か、混乱しています。長くなりましたが皆様の 御意見を伺いたく、宜しくお願い致します。

  • 固定用ボルトの強度計算について

    以下の条件にて固定用ボルトの強度計算を行うとします。 形状.1を形状.2でM6のボルトで固定。 軸方向には 荷重P=6500Nの動荷重。 ボルトの強度区分3.6(引張強さ300N/mm^2) 安全率は5とし、許容引張応力 300/5=60N/mm^2 M6ボルトの谷底径は4.9mm よって σ=P/A=6500/π/4(4.9)^2=344.7N/mm^2 ← ボルトが受ける応力 344.7/60(許容応力) =5.74 でボルトが6本あれば耐えれることはわかるのですが ここで問題なのが軸方向に加わる荷重の算出方法です。 ここの数値が正しくなければ、ボルトの本当に必要な本数は 算出できないと思いますが、製品に加わる荷重は 繰り返し荷重・衝撃荷重であったりと様々あるなかで 手計算での算出方法はあるのでしょうか?

  • 車体の強度計算について(部材の引張強度とは)

    自動車工学を勉強し始めたものです。実際の応力値を実測することも無いのですが式を見て判断できることがあれば教えて下さい。 例1、2の計算例で引張強度と最大応力値から破壊安全率を求めるときの引張強度と言うのは材質によって決められているのでしょうか?逆に引張強度から何の材質か解るのですか?SI単位でもMPaとN/mm^2って同じ意味ですよね? 例1 使用部材の引張強度274MPa÷最大応力94MPa=2.9>1.6(安全率) 例2 使用部材の引張強度260N/mm^2÷最大応力106N/mm^2=2.4>1.6

  • 自転車用リムの強度について

    材力の初歩的な問題で恐縮ですが、自転車用リムのフランジ部の曲げ応力が計算上大きくなりすぎて実物と合わないのに困っています。 手元にある20インチアルミリムのフランジの最薄部は1.4mmで、これにタイヤ内圧500kPaで使用していました。 しかしフランジ部を片持ち梁として計算してみると当該部の曲げ応力は350MPaにもなります。 考え方が間違っているのか本当にこんな高い応力が出ているのか分かりません。 フランジのフック部に、「ホイール軸心方向から見たタイヤ投影面積」×「タイヤ内圧」の荷重が掛かるとして、簡略化のためリムが円環であることは無視して片持ち梁として計算しました。(以下詳細) ・フランジフック部~最薄部までの距離=5mm ・タイヤ外径=φ500mm ・最薄部直径=φ410mm (タイヤ投影面積=(500^2-410~2)π/4=64324mm^2 ,荷重=0.5MPa×64324mm^2=32162N(3300kgf)) 簡略化して円周方向の幅1mmだけ切り出して考えると、 荷重=(500-410)/2×1×0.5MPa=22.5N この荷重が高さ1.4、幅1、長さ5の片持ち梁に掛かると仮定し、 モーメント=5×22.5=112.5Nmm 断面係数=1×1.4^2/6=0.327mm^3 曲げ応力=112.5/0.327=344MPa 実際には円環であることを考慮すればさらに1割程度UPしそうだと思うのですが… またフランジ部はほぼ中心軸に対して法平面であり、円筒のような円周方向応力は働かないのではと考えています。 材力の初歩なのですがどうかご教授下さい。 それともアルミリムには高強度材が使われているのでしょうか? よろしくお願い致します。

  • 台車のストッパー強度計算について教えてください

    レールの上を通る台車が、レール外に飛び出さないよう ストッパーを付けようと考えています。 このストッパーの強度計算について教えてください。 ※3点質問がありますので分かるものだけでも教えてください <質問1>せん断応力の求め方について   長さL【mm】、断面積y*t【mm^2】の板(片持ちハリ)の   表面積x*y【mm^2】の範囲に力F【kgf】が加わるとき   その力が加わっている部位での最大せん断応力は   F/(x*y)【kgf/mm^2】でよいでしょうか?   Fの加わる表面積x*yには関わらないでしょうか? <質問2>衝撃荷重の安全率の考え方   重量M【kg】の台車、仮定最大速度V【m/s】とすると    (1)MV - MV' = Ft より台車が止まるまでの時間t【s】を      考慮して衝撃時の荷重を求める。    (2)計算したせん断応力、曲げ応力に安全率15をかける      (インターネット調査、衝撃に対する安全率の値)    (3)許容応力の「一定の大きさの力が一定方向に働くとき」      の値にさらに衝撃を考慮し1/2をかける      (インターネット調査、鋳鉄の曲げなら420/2)   のようにあらゆる部位で衝突を考慮しています。   当然(1)~(3)全てを考慮すれば十分なのだと思いますが。    『(1)で衝撃を考慮すれば安全率は15も必要ない』    『(2)で安全率15をかけるのであれば(1)の荷重はM【kg】でよい』    『(1)(2)を考えれば(3)は1/2をかける必要はない』    『そもそも鋳鉄の許容応力420/2に既に安全率15がかかっている』   など、どの条件が必須となるのか教えてください。 <質問3>衝突荷重時のkg→kgfの考え方   重量M【kg】の台車が衝突する時の単位の考え方について   正しいのはM【kgf】またはM/9.8【kgf】のどちらになるでしょうか?  

  • フックの荷重計算方法 (続き)

    誤って回答を締め切ってしまいましたので 同じ内容のものを再度投稿いたします。 お世話になっています。今回はフックの荷重計算について教えて下さい。 下の図の様な銅のフックに重りをぶら下げた時にフックが変形(開かない)しない許容荷重を計算で出したいと思っています。    |    |    |    |    \/ 具体的な数値は、銅の径が10mmΦで、 フックの開き角度は、2ヶ所共に120°です。 過去にこの質問と酷似した質問の回答を拝見しましたり、いろいろ他の調査もしてみましたが、やはり明確で具体的な計算方法がわかりませんでした。ご専門の方いらっしゃいましたらご教授お願いいたします。 ※大まかな数値でもよろしいので、なんとか 目安となる具体的な計算方法を求めています。 安全率は5その時の許容応力 (引張りft130Kg/cm2、曲げ120fbKg/cm2)で考えてます。 フック形状はR120°でなく単純なU字形状の場合でもかまいません。 ※引張での荷重確認は理解できました。 曲げでの荷重確認ですが 仮に腕の長さを200mmとすると モーメント=曲げ応力×断面係数より 曲げ許容荷重=曲げ応力×断面係数÷腕の長さ  数値を入れると 曲げ許容荷重=1.2kg/mm2×98mm3÷200mmとなり 曲げ許容荷重は0.588Kg 10mmΦの銅にしては想像以上に荷重がちいさいですが 私の計算は合っているでしょうか? (間違っていたらご指摘お願いします) 度々、申し訳ありませんがよろしくお願いいたします。

  • 平板の強度計算

    参考書を見ながら平板の強度計算をしています。そのなかで、 σ(応力)=±6M/h^2とあります。 σkg/cm2、h(板厚)cm、M(モーメント?)kg・cm? Mがモーメントならkg・cmでいいはずですが、それですと応力単位がkg/cmになります。あるサイトをみますとMの単位がkgとなっていました。モーメントがkgはおかしいですが、それだと計算値の応力単位はkg/cm2で正しくなります。このMが何なのか、どう解釈すればいいのか教えて下さい。 宜しくお願い致します。 こんなに早く回答頂き、ありがとうございます。 回答「一般にσ=M/Z・・・単位板幅=1cmと・・・」なるほどと思いましたが、たとえ単位板幅=1cmでもモーメント単位はkg-cmに変わりはないはずです。参考書に記載されている別式に1/ρ=M/Dがあります。ρは平板の局率半径(cm)、Dは板の曲げ剛性(kg-cm)、Mはモーメント(kg-cm)です。 (D=Et^3/{12(1-ν^2)}、E:縦弾性係数、t:板厚、ν:ポアソン比) 1/ρ=M/Dの単位をあわせるには、Mが「kg」であることが必要です。 公式を利用することしか考えてない私には、意味不明です。 最初の質問で平板の強度計算と表現しましたが、正確には「等分布荷重を受ける長方形板(周囲固定と周囲単純支持)の強度計算」です。 ちなみに参考書は詳解材料力学演習(下)、共立出版、初版25刷発行 ep3c3poさんのおっしゃる通り、単位板幅=1cmで式にそれを入れないといけないのだと思います。もう一度、公式ばかり見ずに文章を読み内容を確認してみます。

  • 隅肉溶接時の強度計算の進め方について

    隅肉溶接時の強度の計算方法をご教授いただきたく質問します。 工場内で機械を移動できるようにキャスターを取り付ける予定です。 機械はステンレスフレームで、キャスターをつける場所に□40で長さ100mmの角棒を脚長3mmで全周溶接します。 機械は重さ1000kgで、4か所のキャスターに均等に荷重がかるものとします。    250*9.8   ←40→   |  ↓  |-----  |  |↑  |  |100 ←角棒  |  |↓  |-----  | 1か所で強度計算するに当たり下記条件としました。 ・移動中は振動荷重と考えて安全率を12とする ・許容応力は降伏点をFとすると:205/(1.5*sqr3) ・曲げ応力(便覧参考):4.24*m/h{b2+3l(b+h)} ・せん断応力はτ=250*9.8/{(0.7*3)*240} ここから強度計算するのにどう進めればよいか、条件の設定の仕方も含め迷っています。 たとえば ・許容応力と安全率から205/(1.5*sqr3)/12=6.57[N/mm2] ・のど断面積は 240*0.7=168mm2 ・最大荷重は6.57*168=1103.76[N]=112.62[kg] これだと1つの溶接部にかかる250kgをこえているので壊れる事になるのでしょうか。 長文で申し訳ありませんが、ご教授いただけると助かります。 よろしくお願いします。

  • 材料強度計算

    初めて質問します。機械の設計やってます。 単純なハリの計算は、よくやっているのですが 軸方向に座屈圧力がかかっているハリの計算の仕方がわかりません。 教えて頂ければ助かります。 丸材・・・Φ70×305L 材質・・・SNCM439 曲げ方向にかかる荷重・・・等分布荷重で30ton 普通ならせん断は、しなくても許容曲げ応力をオーバー してしまうはずなのですが 軸方向に?tonの圧力を加えることで曲げ強度が増すはずなのですが 最低何ton加えれば曲げ応力を満たすのかわからなく困っています。 答えもしくはヒントになるような物がありましたら御願いします。 本当に強度アップするかも?半信半疑・・・

  • 「MPa」と「kg/mm2」との関係を教えて下さい

     今晩は。  鋼材のヤング係数と許容応力度を教えて下さい。  中国の設計計算書を見ていたら「MPa」という単位で書かれていました。  kg/mm2との関係を教えて下さい。   因みに、「σa(曲げ許容応力度)=250MPa」、「E(ヤング係数)=70,000MPa」とは、ある程度 適正な数字でしょうか。  どうもかなり小さい数字のような気がするのですが換算の間違いでしょうか。  「せん断許容応力度」は「MPa単位」ではどの程度でしょうか。  宜しくお願いします。