簡易トラス構造の部材について

質問

下図のような3点ヒンジの簡易トラス構造の構造物のＣ点に鉛直下向きに静止荷重700kgfの荷重がかかるとします。
構造系を解くと、Ａ点には、鉛直反力Ｖaは発生せず、水平力Hａが左向きに700kgf、B点には、鉛直反力Ｖbが700kgf、水平力Hbが右向きに700kgf生じます。
部材BCには約990kgfの圧縮力が働きますが、ここで質問です。

部材BCだけに着目すると、実際にこのような構造物を製作するとなったら、計算上では部材BCが座屈しないような断面を持つ材料を選べばいいということは分かりますが、実際の設計上は、やれ安全率だの、ねじれ座屈？だのさまざまに考慮しないとならないような事象があるようですね。

素人の私が、図書館の本を調べて分かったことはこのあたりの知識が限界ですが、実際に構造物（鋼構造物）の設計をされている方から見て、このような構造物の場合、部材BCをどのような断面の材料（出来れば安易に手に入る規格品）にすればいいでしょうか？　6mm厚の100mm×100mmの角形鋼管だとか、9mm厚の75mm経の円形鋼管だとか、具体的に教えてください。また、その根拠も簡単に、素人に分かるように示していただけると助かります。

なお、荷重は一時的なものですので、地震の影響や長期使用？の影響は考慮する必要はない？と思っていますが、間違っていたら指摘してください。

以上、よろしくお願いします。

回答No.3

no009 · ベストアンサー

＞イメージ的に、同じ材料のものでも長いと曲がりやすい（たわみやすい？）と同じ理屈によるものでしょうか。

短い部材より長い部材は座屈しやすく、許容圧縮応力は小さくなりますが、曲げたわみよりはめんどくさい計算になります。
同じ理屈かどうかは？

STKR400（汎用鋼材）、L＝400と仮定すると、
□-100*100*T6　A=21.63、i＝3.79
λ＝L*2.1/i=221.6
面倒な計算を省いて、換算表より　fc＝0.194
よって長期で4.2Tまで持ちそう。これだけ耐力があれば、サイズアップも不要でしょう。ただし、接合部の検討もお忘れなく。自重も無視しています。完全にピン構造でなければ、斜材に曲げが加わります。

約1ｔの圧縮力が加わる４ｍの100角鋼管は少し細身に感じます。ほんの一時期の使用だからいいかな。う～ん。

お礼

早々のご回答ありがとうございます。

ところどころ意味不明な点もありますが（笑）、
あとは教えていただいたことをベースに自分で勉強したいと思います。

ありがとうございましたm(_ _)m

回答No.2

no009

圧縮力を受ける鋼材は座屈の検討を行うのが、常識であることはご存知のようですが、その座屈の検討をするためには、部材の長さが必要です。
これだけの条件では検討は出来ません。

＞荷重は一時的なものですので、地震の影響や長期使用？の影響は考慮する必要はない？と思っていますが、間違っていたら指摘してください。

一時的な使用に対し、仮設物（山留支保工やトラック構台など、専門用語すいません。）は、長期許容応力度と短期許容応力度の中間値を使用します。しかし、実際の使用では、変偏した圧縮力受けたり、衝撃力を受けたり、自重でたわんだり、するので、計算どおりにいきません。特に圧縮を受ける鋼材は、怖いです。

圧縮破壊は一気に起こります。少々部材重量をケチっても、安物買いのゼニ失いになりかねません。計算上の部材より、1回りか、2回り大きい部材の選択をオススメします。大した価格差にはならないでしょう。

お礼

ご回答ありがとうございます。
なるほど、仰ることはよく分かります。

座屈の検討には長さが必要だというのは、
イメージ的に、同じ材料のものでも長いと曲がりやすい（たわみやすい？）と同じ理屈によるものでしょうか。
また、部材も2ランクぐらい上のものを使う方がいいということも分かりました。

構想では、BC間が4mくらいになりそうなのですが、
この場合ですとどうなるかご教授いただけますか？

回答No.1

river1

fb＝許容圧縮応力＝１６００kg/cm2（長期）
Ｐ＝圧縮力９９０kg
Ａ＝有効断面積cm2
Ａ＝Ｐ／fb＝０．６１８７cm2
鋼材表より
丸鋼径９ｍｍ（０．６３６２cm2）以上で耐力上良い事となります。
ちなみに
角型鋼管の最少は、５０×５０×１．６（３．０３２cm2）です。
ご参考まで

お礼

早々のご回答ありがとうございます。

お示しいただいた計算結果は、必要最低限の耐力を有している
鋼材ということになり、安全率とかねじれとかは考慮されていない
ことになるのでしょうか？

もし、そうであれば、そのあたりの余裕白をどのくらい取ればいいものかと思いまして・・・