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柱の設計に関する質問
- ドラム缶を支える柱の形状と座屈について
- ドラム缶搬送時の柱の曲げ強さの計算方法
- 柱の設計における経験と勘の重要性
- その他（開発・設計）
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まいどです。 どうも質問のされ方から商品では無く、自前使用の為に設計するようなので ポイントのみにします。 他の方への追加コメントで心配されている様に、貴殿は不慮の荷重が掛かっ た場合のトラブルを懸念されているのではないですか？ とすればソモソモ単純に等分布加重で想定するのは危険です。 荷重対象物を搭載するときの手段を考えてみると良いでしょう。 内蔵ドラム缶は恐らく1個単位で搬送すると思われます。 作業効率を考えて決まった場所に置くよりは取りあえず設置しやすい場所に 配置することも容易に想定できます。 推測するにI型にする方向になりそうなので想定しますと ■■ ■■■ ■■■■ ■ =============== ｜ |／| ｜＿＿＿ 荷物 |／| ｜＿＿＿｜ =============== ○ ○ こんな乗せ方 そのあとで綺麗に設置保管する手順もありえるでしょう。 このときは人が乗って作業するかもしれません。 下に人が居るかもしれません。 ジャンルは違いますが索道用などのワイヤロープを使った吊り物は人命が影 響するところは安全率を10倍以上取ります。 大きな重量物を扱う場合はフールプルーフ（愚者行為）も考慮しなければい けません。 そんなことは想定外では事故のあとでは済まないのでご注意を。 話が逸れましたが、挫屈はモーメント荷重には滅法弱いので単純圧縮以外は 参考程度にしたほうが良いです。（計算すると判ります） 荷物を載せるベースが偏荷重を受けても歪が無視出来る程度の強度を持って いる事が前提だからです。歪んだベースは柱にモーメント荷重を掛けます。 ドラム缶7本以上のスペース （200L缶はφ600mm） ベースが600ｘ3の四角＝（600ｘ3）ｘ3=5.4m^2 ベースが600幅の長方形＝（600ｘ7）=4.2m^2 かなりの大きさです。（重ねると形状も変わりますが） これを支える柱なのでI型であれば更に偏荷重の可能性が高いです。 恐らく貴殿の経験を積ませる為の宿題にも思えるのでポンチ画を描いてイメ ージをつかめるまでジックリ検討された方が良いでしょう。 注）「やはりこの辺は経験と勘で設計するものなのでしょうか?」 経験と勘を使うのはプロの職人で設計技師では有りません。理論的に検討し 確認検証するのが設計です。
柱を横から見て・・・一体どういうことかと状況を掴みかねています。 断面形状の間違いなのか、それとも１本柱～壁柱の事なのか？ まさか梁の事でもあるまいし。 座屈に関しても、長柱であれば断面2次モーメントが影響してきます。 柱に掛かる曲げモーメントを計算したいのであれば、矩形ラーメンの式を使ってみてください。
曲げ強度も座屈も、断面積が効くのではなく、『断面二次モーメント』が影響します。例えば、断面が一辺bの正方形であった場合、断面二次モーメントIは、I=b^4/12となります。これと同じ値を持った円柱を仮定すれば、その断面円の直径は1.141bとなり、断面積は1.022b^2(＞b^2)となるのです。しかし材料力学的には、材質が同じであれば、この2つの曲げ剛性は同じです。 また、縦横寸法及び、?・?・?型部材の縦棒の厚さが全て同じだと仮定すれば、断面二次モーメントは?＜?＜?になるはずですので、貴殿の考え方は安易過ぎるのでは？ 結果的には?型断面形状を使用せざるを得ないようですが。 貴殿の言う曲げ強さが、上記の曲げ剛性なのか、それとも最大曲げ応力なのか、最大たわみ量なのか理解し兼ねますが、 曲げ剛性 = EI 曲げ応力 = M/Z (E：ヤング率、I：断面二次モーメント、Z：断面係数、M：モーメント) です。ZもIに絡む物理量となります。Mについては、部材をどのように支えるのかで変わりますし、たわみも同様の条件で変わります。 どのように計算するかは、ここでは長すぎて説明し兼ねますので、材料力学の教科書を参考にされるか、ネットにて上記キーワードで検索してみて下さい。かなりの数がヒットすると思います。
お礼
>断面積が効くのではなく、『断面二次モーメント』が影響します。 誤解を招いたようで申し訳ありません。 ここでいう柱は下図の真ん中に当る部分です。(t=3程度の板金を支えているイメージ) ↓等分布荷重↓ 板厚みt=1のもの2枚で支えても ----------------- t=2で支えても同じという意味です。 |板| | | |金| ------------------ 私が言いたかったのはリフターなどの衝突による 斜め上や横から衝撃が加わった場合 板金に上からの圧縮以外の力がかかり板金が曲がってしまうのではと懸念し 曲げ強さを求められないかと考えました。 明らかに説明不足ですね。申し訳ありません。
お礼
私の説明不足で申し訳ありません。 矩形ラーメンの式？始めて聞きます。 勉強させていただきます。 ありがとうございました。