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.15

noname#230359 · ベストアンサー

お待たせしました。図の修正と作成の方が時間が掛かり大変だった

支点反力と浮き上がり部の変位は、参考URLの図中に記しました

全ての部材に於ける軸力、せん断力、曲げ応力が解析できましたし
また、各節点の範囲も立体的な変位としてこちらも解析できている
図には入り切らないので、適当に見繕って図に挿入して置きました

※左右の反力や変位が微妙に異るのは、長手方向の拘束を一方にだけ
している（熱膨張の逃がしの意味もある）ので同一値にはなりません
その他、ご不明の点については随時、返答したいと思います
尚、FEMの回答数値の直接の質問については御遠慮ねがいます

部材の応力検証：数値を見る限り、下記の2部材で最も曲げ応力が大きいので
これのみに付いてだけ、応力を検証してみることにしました
SS400の許容・圧縮引張応力と許容せん断力を各々下記とします
鋼構造物設計規準から基準強度Fを降伏点とし、σs=235/1.5 τs=F/√3
∴ σs=156.6 τs=90.5

部材18に於ける合成応力検証
σb18= Sqr((625/283)^2+(696/283)^2)*10=34 N/mm2 σc18=4.8 τ18=4.6
34/156.6+4.8/156.6+4.6/90.5=0.3 <1.0・・・ok

部材22に於ける合成応力検証
σb22= Sqr((523/283)^2+(684/283)^2)*10=34 N/mm2 σc18=4.8 τ18=3.8
34/156.6+4.8/156.6+4.6/90.5=0.3 <1.0・・・ok

応力的には、本当は地震荷重は短期荷重であり基準強度Fまで許されるのだが
長期許容応力度としても十分な強度を持っていることが判ると思います
尚、あくまで上記は参考に留めてください。勿論、一切の責任は持てません

追記；部材自重による変位と配管重量50kgfは計算の都合上、省いています
但し、地震荷重については各々31.5kN(自重*1.0G）だけ +X 方向に掛けました
予定より早めに出来たのは、やはりFEMならではでしょうか。便利な時代ですね

戻って、この計算を手計算で解こうとすれば・・・大変なんて言うモノでない

訂正図完成＆下記の応力検証も訂正しておきます

ほんの僅かしか変わりませんでしたが、サンブナンねじり定数を訂正した所、
解析数値全て当然ながら微妙に変わりました。これを↓にUploadしておきます

＋＋＋以下、回答（15）の一部訂正＋＋＋

部材の応力検証：数値を見る限り、下記の2部材で最も曲げ応力が大きいので
これのみに付いてだけ、応力を検証してみることにしました
SS400の許容・圧縮引張応力と許容せん断力を各々下記とします
鋼構造物設計規準から基準強度Fを降伏点とし、σs=235/1.5 τs=F/√3
∴ σs=156.6 τs=90.5

部材18に於ける合成応力検証
σb18= Sqr((554/283)^2+(615/283)^2)*10=30 N/mm2 σc18=4.7 τ18=4.1
30/156.6+4.7/156.6+4.1/90.5=0.3<1.0・・・ok

部材22に於ける合成応力検証
σb22= Sqr((437/283)^2+(605/283)^2)*10=27 N/mm2 σc18=4.7 τ18=32
27/156.6+4.7/156.6+3.2/90.5=0.3<1.0・・・ok

＋＋＋以上＋＋＋

訂正図 3ファイル

https://picasaweb.google.com/108465672562340757395/2012111004#5808973858762329266

参考URL：

https://picasaweb.google.com/108465672562340757395/201211902#5808607017277486946