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2023/10/19 02:27
- コンクリートの上が鉄板で構成されている複合部材に円筒形の鋼材を乗せて、円筒形鋼材の上から鉛直荷重を加えた場合のコンクリートに発生する支圧応力・せん断応力を計算したい。
- 既知の数値として、鉛直荷重、コンクリート寸法、コンクリート強度、コンクリートヤング率、コンクリートポアソン比、鉄板寸法、鉄板ヤング率、鉄板ポアソン比、円筒形鋼材寸法、円筒形鋼材ヤング率、円筒形鋼材ポアソン比が与えられている。
- 円筒形鋼材に加重がかかった時のコンクリートに発生する応力を低減するために鉄板を敷くが、コンクリートの圧壊やせん断破壊を防ぐための鉄板の適正厚みを計算したい。荷重Pによるコンクリートの支圧応力度・せん断応力度と鉄板厚さtの関係式を求めたい。
支圧応力計算 複合材料 コンクリート
2012/02/02 16:18
コンクリートの上が鉄板で構成されている複合部材に円筒形の鋼材を乗せて、円筒形鋼材の上から鉛直荷重を加えた場合のコンクリートに発生する支圧応力・せん断応力を計算したいのですが、どのように行えばよいかが、力学初心者のためわかりません。
既知の数値としては
鉛直荷重:P
コンクリート寸法:□×1m 高さ1m
コンクリート強度:Fc
コンクリートヤング率:Ec
コンクリートポアソン比:Vc
鉄板寸法:□×1m 厚み50mm
鉄板ヤング率:Es1
鉄板ポアソン比:Vs1
円筒形鋼材寸法:φ100mm 高さ100mm
円筒形鋼材ヤング率:Es2
円筒形鋼材ポアソン比:Vs2
おわかりの方がいらっしゃいましたら、教えていただけますでしょうか。
宜しくお願い致します。
又、計算方法が分かれば、荷重を変えた場合の適正鉄板厚さの検討をしたいと思ってます。
たくさんの方から回答いただいた中で説明不足な点がありそうなので、追記いたします。
主の目的としては円筒形鋼材に加重がかかった時のコンクリートに発生する応力を低減させるために鉄板を敷くのですが、コンクリートが圧壊やせん断破壊をしない為の鉄板の適正厚みを計算したいと思っていますので、荷重Pによるコンクリートの支圧応力度・せん断応力度と鉄板厚さtの関係式を教えていただければと思っております。
説明下手で申し訳ありませんが宜しくお願い致します。
回答 (8件中 1~5件目)
再出
身近で同じような構造物はと見ると、コンクリートの橋脚に載る支承という部分。
その設計指針書は都府県でも発行されており、内容が膨大なのと分からない用語が頻出して理解不能。
敷き板補強は、荷重点から板厚比5~10倍の範囲までを有効面積と算入するのが伝統的方法みたい。
設問の巨大さは構造物として法的規制が掛かるのではと思え、やはり建築土木の有資格者の分野でしょう。機械設計で擬制的方法があるかと調べたが見付かりません。
>コンクリート寸法:□×1m 高さ1m >鉄板寸法:□×1m 厚み50mm
割れやすいコンクリートの周りに糊代がないのは疑問、余計かもしれぬが、、、
他質問サイトで類似なものは建築専門家に聞け、が支配的。当サイトの過去質問でも同様だが、厚みとサイズを断定的に書いた回答は、逆に不審に思う。
http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=163650&event=QE0004
No.23223 機械設置の分散板について
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解決しない場合、新しい質問の投稿をおすすめします。
仕様は、
荷重P
↓
円筒形鋼材
鉄 板
コンクリート
のようですね。
後は、円筒形鋼材の使用個数と鉄板への配置位置ですかね、必要な内容は。
これも、多分 鉄板の中央に円筒形鋼材を1個配置して、荷重Pをかけるでしょうね。
複雑な計算ですね。
> CAEでも行っているのですが、接触定義や要素の大きさを若干変えると応力値が結構変わって
> しまうので、理論的に平板での接触部分の応力を計算出来ればと思い質問いたしました。
> URLを参考に計算してみたいと思います。
の
理論的に平板での接触部分の応力を計算出来ればと思い は、
ヤング率(E) = 応力(σ) ÷ ひずみ(ε) であり、
ヤング率(E) × ひずみ(ε) = 応力(σ) なので、
ある過程での理論的な平板(鉄板)のひずみがCAEで解析できたなら、
ひずみ(ε)の量 × ヤング率(E) = 応力(σ)が名目上で求まるので、
その応力(σ)が、コンクリートの強度を上回らないように、鉄板の板厚決定するって、
意味になることでしょうか?
≪実際は、もっと複雑ですが、簡単に安全側の計算をすればの話ですか?≫
後、
http://jikosoft.com/software/index.html
を確認して、“サポート掲示板”“CAE技術”“機械工学”の各内容項目も確認して、
問い合わせして、CAEで解決するのも得策と考えます。
貴殿の問い合わせ内容から逸脱しているかもしれませんが、
http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=266166&event=QE0004
( ↑ SKS3材料の硬さについて <技術の森の過去ログ> )
を確認下さい。
平板(鉄板)の断面係数を上げるしかないですが、それには、
a)板厚を上げる/厚みで対処する(貴殿が従来から記述している内容)
b)平板(鉄板)の下に十文字のリブを溶接等で取付ける
の方法があります。
b)では、当然 コンクリートにも十文字の溝を施工しなければいけませんが。
そして、b)でのCAEを実施して、a)との比較してみては如何でしょう。
平板(鉄板)部分の簡易条件での変形量(ひずみ量)をCAEで求めて、それを応力換算し、
それが、コンクリートへ単純に影響する考えでです。
コンクリートの上が鉄板 円筒形の鋼材を乗せて 上から鉛直荷重を加えた
荷重P
↓
円筒形鋼材
鉄 板
コンクリート
何人か混乱してるようだけど、この構造でしょう?
>コンクリートの重量を算出する必要があります
逆じゃないの?
コンクリート絡みは土木・建築の技術屋が回答している他サイトの方を奨めます。
> 設計の教本を何度も何度も繰り返し読んで、演習問題を何回も何回も繰り返しやってください。
そして、知り合いや先輩の設計の方に、教えてもらった方がよいですよ。
(教えてもらう前のエチケットが、教本を読んでおくと演習問題をやっておくです。)
機械設計でも宿題貯まったまま状態で、このようなコトバは見苦しい。
回答(4)追記で、散々難癖つけてから、(5)冒頭でコピペ・・・
(5)も、どこに結論があるのか? これと一緒
http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=257522&event=QE0004
回答(2)追記:計算式って、オハナシに箔を付けるだけのモノなのか、、、
それに本題を適切に認識された回答(1)、(3)から見繕って拝借してミックスしただけ
指摘した<機械設計でも宿題貯まったまま状態>はコレ
No.39323 曲げの応力集中係数を教えて下さい。
質問の主旨が判りにくいのですが、コンクリートの試験が目的ですか?
だとすれば円筒鋼材で直接コンクリートに荷重するのは望ましくないと思い
ます。なぜなら接触部に応力が集中するので、コンクリートに均一な力が
加わりません。平鉄板などを介して荷重するべきです。
この場合、?円筒が試験荷重に十分耐えること?平鉄板の厚さをどれくらいに
すれば、平均的な荷重ができるか が問題になります。
円筒は縦横比が小さいので、座屈は問題にしなくて良いと思います。
具体的な計算については、上記モデルが明確になった後刻に触れます。
基本的には円筒の軸方向応力σは荷重P,円筒断面積Aとすれば
σ=P/A です。σを許容応力以下に設定します。許容応力は使途により
短期、長期区分があり、長期の場合は許容応力=疲労限/安全率 を採用しま
す。材料許容値の目安としては短期:降伏応力/√2≒引張応力/2、長期:降伏
応力/√3≒引張応力/2.5 とし、さらにばらつきによる安全を考慮して1/2位
に設定するのが良いでしょう。
次に平板については周辺支持円板の計算で応力とたわみを求めます。板厚は
荷重時のたわみが円筒径の1/5000位が剛性体としてみなせる限度だと、経験的に考えております。この条件から計算はできそうです。具体的には一度ご検討
ください。局部応力を細かく検討するなら、他の方々の私的にもあるように
CAEのツールを使うのが良いでしょう。
(材料強度)
http://jikosoft.com/cae/engineering/strmatf01.html
(板の計算)
http://www.geocities.jp/moridesignoffice/index.html
お礼
2012/02/03 17:58
御回答ありがとうございます。
質問内容に不明な点が多くすみませんでした。
追記にも記載しましたが、趣旨はコンクリートの試験というよりも、荷重Pによるコンクリートへの影響を緩和する為の鉄板厚さを検討したいと思っております。
このような場合の計算方法を教えて頂ければ幸いです。
1Nの涙 さんへ、(再出です)
小生も、最初は貴殿の記述内容と同じことを思いました。
でも、コンクリートと鉄板の大きさをみてみますと、使用数量は各1個づつのよう。
そして、円筒形鋼材の使用数量も1個か、数個程度のようです。
ですから、円筒形鋼材の使用数量も1個で、且つ中央に置く条件にて、前出しております。
コンクリートの上の鉄板を“装甲”的な目的と、分散板的目的での使用としてです。
質問者さんへ、
詳細条件の補足をお願いしたいです。
iwanaiの記述は、最初から最後まで意味がない。
質問者さんの真意の確認をしているのだから。
最後の方は、他の回答者への批判文だから。
“はっはっはぁ~”と笑いからため息がでる。iwanaiの ため文章 には(大笑)。
要素奇知 さん等も、多分 気付いているのでしょう。
質問者さんの質問内容記述と、問い合わせたい内容と、対象物の大きさとのリングが
し難いことを。
設計者なら、判る筈なんだがねぇ~。
お礼
2012/02/03 18:00
ご回答ありがとうございます。
質問のモデルはおっしゃるとおりの順番のモデルです。
説明不足で申し訳ありませんでした。