吊り金具の溶接強さについて

質問

添付図の上半分に描いた吊り金具の溶接の強度計算はどのようにすればいいでしょうか？
以下のように「薄肉閉断面のねじり」と考えて計算してみましたが、間違っているでしょうか？

------------------------------------------------------
　τ＝T／2abt
　　＝30000×80／(2×60×100×6×0.7)
　　＝47.6 [N/mm2]

　溶接効率ηを 0.7 、許容応力を 90 N/mm2 として
　τη＝47.6×0.7
　　　　＝33.3 [N/mm2]　＜　90 [N/mm2]

　よって強度十分である。
------------------------------------------------------

溶接ビードが吊り金具の表側から裏側に変わる場所でもせん断力の流れは途切れないと思うので、
「閉断面」と考えました。
ねじりモーメントの腕の長さは 80 mm で合っているのかも自信がありません。
ご意見お待ちしています。

回答No.1

foomufoomu · ベストアンサー

● 溶接については、次の条件を付け足して、
溶接サイズS=6mm
溶接のせん断許容応力度=90N/mm2
溶接はまわし溶接とする(角の部分で溶接を切らない)

●「溶接効率」の意味が不明です。1.0とするべきでは？（もしかして 1/0.7 ？）

で、ここからが肝心なところですが、溶接部にはねじり応力の他にせん断応力がかかります。
せん断応力 Q = 30 kN
これによるせん断応力度 τ2 = 30 000/(2*100*6*0.7) = 35.7 N/mm2

これと最初のτを足して
τmax=47.6+35.7=83.3

かろうじて強度が足りている。という状態です。

お礼

foomufoomu様、以前別の質問でも回答していただきましたね。ありがとうございます。

右側のビードにτmaxが発生するということですね。
そして、τ2を求めるにあたり、吊り金具の上下のビードは無効と考えるのですね。

30 kN という1つの荷重から、ねじりとせん断のどちらも生じるというのが難しいです。
例えば「曲げとねじりを受ける軸」であれば、曲げとねじりが別の荷重から起こるので分かり易いのですが・・・。

「溶接効率」について詳しく知らないのですが、勤務先で溶接継手効率を「0.7」として計算することがあります。
ひょっとすると、JIS B 8265（圧力容器の構造－一般事項）に由来しているのかも知れません。
（JIS B 8265を今見てみたら、すみ肉重ね継手の溶接継手効率は0.7より小さい数でした。仮にこれに従えば、この吊り金具の溶接は強度不足です。）

foomufoomu様は建築分野に明るい方とお見受けしますが、建築分野では溶接継手効率というのは出てこない概念でしょうか？

補足

済みません、間違えました！

（もしかして 1/0.7 ？）　←ご推察のとおり、0.7で割るつもりでした。

回答No.2

foomufoomu

＞右側のビードにτmaxが発生するということですね。
その通りです。

＞そして、τ2を求めるにあたり、吊り金具の上下のビードは無効と考えるのですね。
まぁ、そうなんですが、箱型断面のせん断応力度分布は、上下部分はほとんど０で、縦部分では全体的にほぼ一定の大きさになるためです。
（H型のせん断応力度分布の図ですが、箱形も同様です）
http://www.structure.jp/column14/column14_3_4.html

＞30 kN という1つの荷重から、ねじりとせん断のどちらも生じるというのが難しいです。
純粋なねじりにするには、偶力をかける（左側の対象な位置に下向きの荷重を追加する）必要があります。

＞建築分野では溶接継手効率というのは出てこない概念でしょうか？
溶接強度を低減する係数ならありますが、 1/0.7倍に強度を割増する係数は、このような形態のものではありません。
すみ肉溶接が溶接の長手方向に直角の方向に引っ張られる場合は、終局耐力を1.4倍に割増しすることがありますが。

お礼

本当は左側に下向きの荷重が存在するのですね。確かにそう考えなければ、力のつり合いがとれないですね。

Ｈ鋼の場合せん断力はウェブのみが受け持つとして計算することは、建築構造計算の本で読んだことがあります。
でも普段の計算に生かしていませんでした。
フランジに結構な面積があるのに算入できないのはとても勿体なく感じますが、そういう応力分布になるのなら仕方ないですね。

「溶接強度を低減する係数」や、1.4倍に耐力を割り増しできる条件について、調べてみます。
ありがとうございました。