建物の安全で合理的な骨組みを考え、提案したり、調べたりするお仕事をしています。一般の方々には、あまりなじみのないお仕事ですが、少しでも何かをお伝えできたら幸いです。
構造設計者の日常
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鉄筋コンクリートの単位容積質量
2009年 07月 16日 (木) 08:17 | 編集
鉄筋コンクリートの単位容積質量は22~24kN/m3くらいで

建築基準法 施行令では固定荷重として

鉄筋コンクリートの単位容積質量を

Fc≦36N/mm2 24kN/m3
36<Fc≦48N/mm2 24.5kN/m3
48<Fc≦60N/mm2 25kN/m3

と記載されています

また、重さを軽くしたいときは

軽量コンクリートといって骨材に人口の軽量骨材を
用いたコンクリートを使用しますが、

軽量コンクリートの単位容積質量は14~21kN/m3程度となっています。

また逆に重くしたい時は重量コンクリートを使用しますが
骨材には鉄鉱石などの思いものが使用され
単位容積質量は35kNくらいあります
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鋼材の板厚
2009年 07月 08日 (水) 08:24 | 編集
鋼材の板厚は一般的に

6、9、12、16、19、22、25、28、36、40mm の材料が圧延され一般に使用されています。

圧延とは簡単に言うと並行する二本のローラーの間に鉄を通して引き伸ばすことを言います。
圧縮しながら鉄の塊を引き伸ばす過程で塑性変形を起こさせて
鉄を鍛えるのですが、薄い板だと圧延の効果が板のすみずみにいきわたりやすく
厚い板は圧延の効果が行き渡りにくくなります。
一般には板厚40mmがその境目とされており、材料強度も決められています

板材料の強度を考えるとき、たとえばSS400であれば

40mm以下の材料は基準強度F=235N/mm2
40mmを超える材料の場合は基準強度F=215N/mm2とされています。


鉄骨の詳細を設計するときに、よくサイズアップという言葉を耳にします。
仕口部分など考える際に慣例的に梁のフランジ板厚の2サイズアップを仕口のダイヤプレートに
使用して設計するなど、すこし余裕をとって厚めの板を使用したいときに使う言葉ですが、
この1サイズアップするとき、
厚み12mmのプレートから16mmのプレートへワンサイズ上げるのと
25mmから28mmへワンサイズ上げるのでは
16/12 と 28/25 で余裕度が違ってきますので注意が必要です

鋼材を選ぶときの注意点
2009年 07月 06日 (月) 22:13 | 編集
どんな場合でも、高強度の材を選ぶとよさそうですが高強度の材を選ぶときの
注意することが二つあります。

① コストの問題として高強度の材料は高価なことが多いですが、
その材料を使用することに対するメリットがどのくらいあるのかを把握しておくこと。
つまり、施工価格と材料価格を加えた工事価格が材料の強度と比例関係にあるのか
確認しておくことが大切です。

②また、高強度の材は伸び能力が低い恐れがあります。その場合、
高強度の材を使用して弾性範囲では、強度が高く都合がいいのですが、
塑性化するとあまりエネルギーを吸収することなく破断してしまい、
建物全体としてはマイナスになっていまうこともあります。
伸び能力はよく確認して使う必要があります。


鋼材
2009年 07月 06日 (月) 22:07 | 編集
今までの考え方から鋼材の選び方を考えると次のようになります。

1弾性範囲で設計をするときは強度の余裕のある材を選ぶ。
2弾塑性範囲の範囲で設計する時は降伏比の小さく、伸び能力のある材を選ぶ
3座屈する可能性がないか必ず検証する。

座屈
2009年 07月 01日 (水) 22:23 | 編集
一般に圧縮を受ける鋼材で圧縮力を増していくと突然曲がってしまう現象を座屈といいます。
座屈には主に3つの種類があります。
いづれも圧縮が起こる部分が原因になって起こるのですが、
圧縮の起こり方の違いがあります。

一つ目は棒状の材を両端から圧縮したとき起こる一般的な座屈です。
この場合座屈加重は材の長さと細さの関係や棒の剛性、棒の端部の形状によって決まります。

二つ目の座屈は局部座屈と呼ばれ、圧縮力を受ける板状の材の一部が
局部的に変形を起こす座屈の仕方です。
この形式の座屈加重は主に板要素の支持条件や板の幅と厚みの関係により決まります。

三つ目の座屈は横座屈と呼ばれる座屈です。
たとえばH型鋼の梁を考えたとき、
梁には常に上からの荷重により曲げモーメントが掛かっています。
その曲げモーメントは梁の上フランジに圧縮力を、
反対に下フランジに引張力を生じさせます。
その上フランジが圧縮に耐え切れず座屈を起こすと、
上フランジだけが横にはらみ出すように座屈します。
この現象を横座屈と呼びます。

一般的な座屈現象を防ぐためには、棒状の材の太さを太くする事が考えられます。
また、全体的な座屈のおきる長さを制限するため支点を設ける事も有効な手段となります。
その他、材の曲げ剛性をあげることや材の支持条件を変えたりします。
局部座屈を防止するためには板圧を厚くすることも有効な手段です。





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