梁の補強に吊り金具を使用した場合、どのような力がかかるのでしょうか？

質問

鋼管ポールに６．７２ｍのアーム（片持梁 STK500 φ60.5×t4.0）を取り付け、これの先端部に機器を取り付けました。この時に曲げモーメントを計算すると１．０を超過してしまいＮＧとなってしまうため、途中に吊り金具（SS400 φ11）を取り付けアームの根本部分にかかるモーメントを軽減しようと思いますが、この場合どのようにアーム及び吊り金具に力がかかるか判りません。詳細は、アーム６．７２ｍ（STK500 φ60.5×t4.0）重量３８kg・機器の取付位置は鋼管ポールより５．０ｍ・機器重量３５kg・吊り金具固定位置（アーム側）は鋼管ポール側より４．０ｍ、（鋼管ポール側）アーム固定位置より上方１．０ｍとしました。是非ご教授願います。

回答No.1

river1 · ベストアンサー

質問文から判断しますと、器具取り付けによるＮＧではなく、アーム材の自重によるＮＧと判断します。
片持ち梁の曲げモーメント
集中荷重Ｐ（器具重量）Ｍ＝ＰＬ
等分布荷重ｗ（アーム材自重）Ｍ＝ｗＬ＾２／２
検討式　Ｍ／Ｚ／許容応力度＝１．０以下ならＯＫ
ポール縦管に高さの余裕があるなら質問文の吊ボルト形式
高さに余裕がない場合は、方杖形式
で考えましょう。
どちらの場合も曲げモーメントを求める時は、方眼紙でクレモナ図で応力を求めて検討しましょう。
片持ち梁の荷重Ｐは、荷重負担長さに応じて荷重を計算しましょう。
以上をヒントにして検討しましょう。
ご参考まで

お礼

早速のご回答ありがとうございます。
　吊りボルト形式で検討してみますが、吊りボルトでアームを固定した場合、吊りボルト固定箇所に曲げモーメントが働きアームの根本部分は曲げモーメントをほとんど受けなくなるのでしょうか。また、吊りボルトに対する強度検討は鉛直荷重のみに対しての検討でよいのでしょうか。お礼文に再度質問の形式となってしまい申し訳ありませんが、お時間がありましたらご教授下さい。

回答No.3

river1

おはようございます！
はい！そのとうりです。
あとは、吊ボルトの接合部を応力に対して安全な取り付け方をすれば完成です。
参考
プレートに溶接してボルトで締結などです。

荷重計算に機器の荷重が含まれているので、応力は計算どおりです。

ご参考まで

お礼

おはようございます。
　構造計算がおもしろく感じられてきました。もっと勉強してみようと思います。貴重なお時間をありがとうございました。

回答No.2

river1

補足につきアドバイスします。
アームの根元の曲げモーメントは、分散して値が小さくなります。
荷重の検討は、鉛直荷重の長期と風圧等（積雪）の荷重を受ける短期の検討をおこないます。
吊ボルト形式の場合、吊ボルトには引っ張りの応力がかかるはずです。
引張力にたいする検討が必要です。
考え方としては、トラス構造と一緒になります。
設計応力は、クレモナ図を書くと意外と簡単に求められます。
ご参考まで

お礼

ありがとうございます。
　鉛直荷重（機器重量35kg＋アーム重量38kg =73kg）を吊り金具固定部に仮定し、θ=tan-1 1/4=14°
ΣPx=-BCcosθ-AC=0
ΣPy=-73+BCsinθ=0
AC=-293kgf
BC=302kgf
B |＼
　 |　　＼　←吊り金具
　 |　　θ（＼
　A －－－－C
　　↑　　　　　↓
　 アーム　　　73kg
アームに対しての圧縮応力度=302kgf＜2400長期許容応力度(STK500)
吊り金具に対しての引張応力度=293kgf＜1400(SS400B)
というような形でよいのでしょうか。また、A-Cアームの先端部に取り付けた機器よりの曲げモーメントはどのように働くのでしょうか。
　私電気工事屋で、普段はほとんど強度計算などに触れたことがなく、今回はじめて勉強しながら取り組んでます。
まったくシロートでご迷惑かけます。