溶接部の強度計算について

質問

溶接部の強度計算を初めてやろうとしている者です。
下図の様に開先溶接された□50x50x1.6の角ﾊﾟｲﾌﾟと溝型鋼[-100x50x5x7.5の溶接部の強度を計算したいです。ちなみに溝型鋼には上向きに600Kgの引張り荷重が作用します。開先溶接の溶接長さを求める式 W=tlσaη→l=W/tσaη より必要な溶接長さを算出し、この長さ分の溶接がしてあれば荷重に耐えらますとしようと考えましたが、許容引張り応力値はいくつにすれば良いのか(4.8～とか幅がある)とか、インターネットで検索してみると自分の考え方は間違えていて尚且つ、難しそうな計算式で悩んでおります。どのように計算したらよろしいのでしょうか?教えてください。

|←この線上に引張り荷重：600Kg作用
|
　　　　　　　　　　　 | ↓溝型鋼(長さ410mm)
―――y―――――――――y―――
　　　　　　　| | | | |
□50→ | | | | |←□50
― ―――y―――――――――y――― ―
| | | |
□100→| | | |←□100
| | | |
――――― ―――――

↑ ↑
(下側の開先の絵だけうまく表現できず逆向きになってます)

回答No.3

noname#230359

＞溶接部断面は下図となります。溶け込み深さは溝型鋼の板厚と同じ5mmです。

　　　　　　　　角パイプ t1.6
　　　　　　　　　　　　　↓
＿＿＿＿＿ ＿＿＿＿＿＿ ＿＿
　　　　　　　　 |　　　　　| / ↑5
| |/　＿＿＿＿＿＿＿＿ ↓
| |
| |
|＿＿＿＿＿|＿＿＿＿＿＿＿

角パイプの肉厚がt1.6しかありません。溝形鋼のウェブ厚さt5に対する開先
溶接を行って強度を確保したいなら、角パイプ側も相応の肉厚が必要と思い
ます。現状の板厚で、角パイプ側が溶け落ちないように溶接するのは、至難
の技と想像します。

早速の応答を嬉しく思います。

□50の角パイプでは、板厚3.2，4.5，6などの選択肢があるので、角パイプ
の材厚をアップするのも対応方法の一つと思いますが、最終的な目的として、
t5の溝形鋼の全断面溶接をする必要性が本当にあるでしょうか？

全体の構造が、t1.6の□50パイプのフレームで十分であれば、t1.6の板厚に
対応した隅肉溶接でも事足りそうに思いますが如何でしょうか？

溶接部も大切ですが、全体の構造について。しっかりした設計構想をつくる
ことを優先するようにすべきと感じます。

お礼

二番部分の問題ですね。角ﾊﾟｲﾌﾟの板厚を上げます。
ありがとうございました。

回答No.2

noname#230359

強度確認は、引張だけで良いのでしょうか？

曲げやせん断の確認は、する必要はありませんか？

さて、溶接を除く構造物の強度計算は、貴殿は可能なのでしょうか？

可能であれば、後は、

? 溶接部分の強度は、材料の強度より強いが一般的なので、溝形鋼の肉厚以上の溶接厚みが
　 あれば、溝形鋼の方が先に破損します

? 溶接部分の強度は、溶接部分の二番部分が弱いので、□50や□100の角パイプ肉厚と
　 溶接の処理が問題になってきます(アンダーカットやレ開先、隅肉、等々の処理)

ですから、マンガ画の上下に溝形鋼に沿って、隅肉溶接を前面と後面で行ない

溝形鋼の厚みより大きな隅肉溶接をすれば、溶接強度＞溝形鋼強度　となり確認不要です

後は、応力集中が溶接部分に発生しない、なだらかな住み肉溶接やその仕上げをすればＯＫです。

曲げやせん断が作用する場合でも、類似で確認できます。

補足

構造物の計算は、教わりながら計算を行い解決いたしました。
ご説明頂いた内容より、応力集中を避ける溶接を形鋼の板厚より大きく行えば
強度的に大丈夫(但し、二番部分の問題で角ﾊﾟｲﾌﾟの板厚を上げねばならない)ということはイメージでわかりました。
溶接強度の計算は今の自分では能力的に難しい事が分かりましたので、次回の為、勉強いたします。ありがとうございました。

回答No.1

noname#230359

アーク溶接ですよね。
溶け込み深さはどうしますか。

補足

溶接部断面は下図となります。溶け込み深さは溝型鋼の板厚と同じ5mmです。

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　　　　　　　　 |　　　　　| / ↑5
| |/　＿＿＿＿＿＿＿＿ ↓
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