照明灯の強度

質問

こんな場合どうやって解くんでしょうか？大体の解き方でもいいですし、分かりやすい解き方の載っている本を教えて下さっても構いません。力学は苦手で・・・誰かお願いします。
「道路脇に照明灯を建てます。底板の寸法,リブ寸法を求めたい。照明灯のポールは150Aの鋼管で地上より5mとする(重量約100kgですね）当然地下には埋めません。地面から高さ4mの所から枝(0.5m,5kgの鋼管)が出て,その先に10kgの照明灯がぶら下がってるとします（1辺300mmの立方体）。リブは4方向です。基礎はしっかりしてるものとします（漠然と）。耐風速50m/sとします。」こんな感じで分かります？

回答No.1

doya · ベストアンサー

こんにちは。
照明灯については、大体わかったつもりです。（アルファベットのＬをひっくり返した感じですね）しかし、一番重要な気がするポール自体の強度や、ポールと底板の溶接部の強度ではなく、リブと底板の大きさを求めるのですか？（ポールと底板は、溶接構造でしょうか？それとも底板に穴を開けて、パイプを挿入するインローでしょうか？）

正直よくわかりませんが、何かのヒントになればと思い、適当に考えてみました。
まず、照明灯自体は片持ちラーメン構造なので、枝パイプ根元に作用する曲げモーメント50kgf*0.5m＝25kgf・mが、そのままポール根元に作用します。底板をアンカーボルト4本で基礎に固定する（質問中に何も書いていなかったので）方法で行うと仮定して、曲げモーメント25kgf・mをアンカーボルトの取付ピッチ（＝Lとします）で割って、アンカーボルトの引抜荷重をを求めます。（例えば、L＝0.2mと仮定して、25kgf・m/0.2m＝125kgf…安全を見てアンカー1本で負担）これがアンカーボルトの許容引抜荷重より小さくなるように、Lを決定します。（アンカー許容引抜荷重は、アンカー販売先から入手しては？）
Lが決まれば、Lから適当な端あきを決めて底板の大きさを決定します。リブの大きさは底板とポールの大きさから適当に決定します。…結局、”適当”ばかりですが…。(^^；

片持ちラーメン構造は、建築関係の構造計算参考書（材料力学）に載っています。なお上記計算には、風圧による外力の設定（一応参考URLをどうぞ）が抜けています。風圧力は素人なのでよくわかりませんが、照明灯全体に作用する分布荷重になると思います。そのため枝パイプの風圧力により、ポールにねじりモーメントが発生すると思います。（風圧力に関しては、建築士試験の参考書に載っていると思います。ねじりモーメントは、材料力学の参考書）
リブと底板の大きさを決定する方法として、ポールと底板の溶接部の強度から算出する方法も考えられますが、基本的にはポールの全周溶接のみで強度を持たせると思います。溶接強度計算が必要でしたら専門書に載っています。

これまで、参考書がたくさん出てきたました。情報不足で、専門書を読んでくださいのコメントばかりですみません。結局、材料力学＋溶接強度の参考書として「機械設計便覧」のような専門書が、いいかもしれません。（あと建築関係です）

…長文になってしまいました…。（その割りに役に立っていませんが）
以前高速道路標識（パイプ）が折れた事故の折損理由は、確か根元のリブ溶接部が割れて、パイプ全周の割れに成長したためと記憶しています。実際に製作されるのでしたら、リブ最上部の溶接ビードは少し端あきを設けた方がいいかもしれません。まぁ、荷重条件が違う（車の通過振動で加振されていた）のでしょうけど。

以上です。もし、ご存知の話ばかりでしたらすみません。

参考URL：

http://www.kyomachibori.com/arasan/arasan31.html

お礼

回答有難うございます。充分参考になることばかりです。あとは参考書で勉強してみます。