許容せん断応力度

質問

STKR400の6×200×200の角パイプの許容せん断応力度と許容曲げ応力度を教えてください。
この角パイプの両端に支点をおき、距離が3000mmで中心に圧力をかけたときに、どれだけの力で破壊、クラックするのか知りたいです。

回答No.2

noname#230359

この手の質問にまじめに回答しても御礼が来ることも少ない。。。かといって
規定や法規などをコピペするだけでは、おもろうないだろうから、たまに少し
骨を折ってみたので、「ty013」さんも勉強して、ツッコんでみてください

梁のせん断力は、曲げに比較してとても小さいので実務ではこれを無視します
また許容応力と違い、これは塑性域に達っするので、せん断強さ=0.8引張強さ
と仮定します。また、鉛直荷重をP[N]とおきます

条件→Ix=3.359*10^7[mm4],Zx=3.359*10^5[mm3],M=1/4PL=3000P/4=750P[N-mm]
σt=400[MPa],τs=0.8*σt=320[MPa],τ=P*Q/I/6/2/2[MPa]；Qは面積Mで3492
σb=M/Z=2.233*10^-3*P[MPa]となってこれがσt=400で破壊するとした時のPは
∴P=400/(2.233*10^-3)/1000=179.1[KN]=18.3[ton]以上を掛れば破損するかと

戻って、せん断を考慮し（計算式略）、それにより破損するとした場合には
143[KN]=14.6[ton]以上となり、考慮しない場合より25%ほど少なくなったが、
せん断強さ=引張強さとかにすれば、3.8*10^-6%　しか違わないことになる

最後に、現実的に支持部と荷重点はリブによる補強をしないと計算結果より、
小さい荷重で、しかも局部的に破損することになるので注意しておきたい
ちょっと息抜きに？計算してみましたので、あくまで参考にして下さいね

＞梁のせん断力は、曲げに比較してとても小さいので実務ではこれを無視します

上記でこう回答したが、やはり薄肉断面では、せん断力も無視出来ないですね
せん断強度は現実にはτ=0.5～0.9σと幅があり、破壊するにはτ=σとしました
実際の塑性域では、材料不均一さや加工硬化等による影響で幅があるのだろう

ところで、条件にミスがあり訂正(せん断力は中立軸より94mmの面で計算）
条件→Ix=2.923*10^7[mm4],Zx=2.923*10^5[mm3],M=1/4PL=3000P/4=750P[N-mm]
σt=400[MPa],τs=0.8*σt=320[MPa],τ=P*Qs/I/200[MPa]；Qsは面積Mで7200
ファイナルアンサー　∴124.7[KN]=12.7[ton]以上を掛れば破損し始める

回答No.1

noname#230359

建築構造(鉄骨)設計ではF値を降伏点近傍に取り、引張り・曲げに対する
許容応力度を短期：F値,長期：F値/1.5,せん断に対する許容応力度を
短期：F値/√3,長期：F値/1.5√3と規定しています。この考えに基づくと、
STKR400の基準F＝235にとれば、曲げに対する許容応力度は短期：235N/mm2,
長期：156N/mm2,せん断に対する許容応力度が短期：135N/mm2,
長期：90N/mm2となります。

参考URL：

http://www.maruichikokan.co.jp/product/domestic/pdf/jis_g3466_stkr.pdf http://www.geocities.jp/shinkendesign/kozo_Room/G