ねじり角の計算方法と断面２次極モーメントについて

質問

• 角パイプで組んだフレームのねじり角の計算方法を教えてください。
• 中心軸に対称でない構造で、断面２次極モーメントで考えるのは間違っていますか？
• 薄肉閉断面として考えるか、薄肉開断面として考えるか迷っています。どちらが正しいのでしょうか？

回答No.11

noname#230359

１Ｎの涙 さん　からの指摘覚悟で、手計算で以下の内容を記載します。
できるだけ、計算ミスがないようにします。

　　　　　　　　　 　　　　　　15＿＿＿＿＿
　　　　　　　　 　　　　　　　／￨　　　 ／ 16
　　　　　　　 　　　　　　　／　￨　　　／ ￨
　　　　　　 　　　　　　11／＿＿＿＿ ／　 ￨
　　　　　　　　　19＿＿ ／￨＿＿_￨＿／12＿_￨ ＿＿＿_＿20
　　　　　　　　　　　 ／ ￨ 13／ ／ ￨　　／14
　　　　　　　　　 7／＿＿＿＿ ／　 ￨ ／
　　　　　　　　　 ／￨　　 ￨＿／8_＿_￨／
　　　　　　　　 ／ ￨　 ／9／ ￨　　／10
　　　　　　　 ／＿＿＿＿ ／　 ￨ ／
　　　　　　 3￨　　 ￨＿_￨4_＿_￨／
　　　　　　　￨　 ／5 ￨　 ／6
　　　　　　 ￨ ／　　 ￨ ／
　　＿＿＿＿＿￨／＿＿＿＿￨／＿＿＿＿＿
　17　　　　 1　　　　　　2　　　　　18

回答(１０)でのモーメント釣り合いの計算から、
組子7-8と組子11-12に、それぞれ回転モーメントが加わる方向に、17.5KNが作用します。
便宜上、右側(→)に作用するとします。

やはり、簡易的に構造物の“ねじり強度”確認をするには、
ア）
　　　　　　　　　　　　節点7に　　　　節点11に　　
　　　　　　　　　　　　17.5KN/2　　　17.5KN/2
　　│←─　　1.8m　　 ─→│←　 1m　→│←─　　1.8m 　　─→│　
　　　　　　　　　　　　　 ↓ 　　　　　↓
　　組子 1- 3 ⇔ 組子 3- 7 ⇔ 組子 7-11 ⇔ 組子11-15 ⇔ 組子15-13
　　△　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 △
　　│←─　　　　0.8m＋1m＋1m＋1m＋0.8m＝4.6m 　　　　　　─→│

が、右側(→)に作用するとします。
そして、17.5KN/2×1.8m＝15.75KN･mのモーメントが、組子 7-11に加わります。

イ）
　　　　　　節点7に　　　 　節点11に　　
　　　　　　17.5KN/2　　　　17.5KN/2
　　│←　1m →│←　 1m　　→│←　1m →│　
　　　　　　　 ↓ 　　　　　　↓
　　組子 3- 7　⇔　組子 7-11　⇔　組子11-15
　　△　　　　　　　　　　　　　　　　　 △
　　│←　　　　　1m＋1m＋1m＝3m 　　─→│

が、上側(↑)に作用するとします。
そして、17.5KN/2×1m＝8.75KN･mのモーメントが、組子 7-11に加わります。

以上から、ア）とイ）の掛かる応力を合成しますと、角パイプの右上端に引張の最大荷重が、
左下端に圧縮の最大荷重が加わるという、正にねじれの荷重が掛かった結果となりました。
< 構造上、たわみ量は、上側より右側の方が多いので、歪な変形をします >
< 組子 7-11を選んだのは、構造上で一番たわみ量が大きくなる組子だからです>

断面二次モーメントは、角パイプの断面二次モーメントを用いて、計算してください。
これが、簡易確認方です。
指摘し易いように、投影図と節点ナンバーを記載しておきました。

解析ソフト結果と、概略手計算結果とを、両方確認すれば問題がないでしょう。

２Ｄ解析ソフトは、手計算の考察が必要なので、“トラス等の節点による解法”も

マスターすべきと考えます。

ログイン後１時間拘束があるので、計算ミスをしてしまい、失礼でした。

お礼

なんども書きにくい図を書いて、
仕様確認や計算方法の説明をして頂きありがとうございました。

質問する前に、いろんな計算方をもっと勉強が必要ですね。