- ベストアンサー
溝形鋼（Cチャンネル）の設計における歯の向きと強度について
- 溝形鋼で構造物を作る際、歯を内側に向けた設計をすると強度が向上する理由について詳しく解説します。
- 逆に歯を外向きにするのは適切な設計ではないため、注意が必要です。
- さらに、歯を内向きに設計することで加工や溶接のコストを抑えることもできる方法を紹介します。
- 機械設計
- 回答数5
- ありがとう数0
- みんなの回答 （5）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
- ベストアンサー
例えば 100x50の溝形鋼で刃を向かい合わせに溶接した場合100x100の角パイプになります 背中合わせにするとＨ鋼になります 角パイプは縦向きも横向きも断面係数は同じです しかしＨ鋼は横向きにすると縦の1/3近くになってしまいます 角パイプ構造はねじれに強いということがわかりますね 刃を内向きにするということは そういうことだと思います 刃の向きよりも構造物全体の形状の違いによる強度の差の方がはるかに大きいのであまり 気にする必要は無いと思います 刃を外向きにするとジャッキボルトや配管、配線を刃の中に配置出来るのですっきりします 刃を内向きにすると溶接がしにくい構造になりがちです
その他の回答 (4)
曲げ荷重に関しては、各部材毎でみれば、中立軸からの力が引張荷重 になるか、圧縮荷重になるかで、圧縮と引張荷重が同じ構造鋼では、 向きの差はありません。 しかし、それで、四角の構造物を製作しますと、全体で荷重を受ける ので、外側に板がある歯を内側に向けた設計がねじりを含めた全体荷重 に強いといえます。特に、１辺が短いそかっけいは四角形は、コ形が 閉じ□になったのと同じ効果になるため。 また、見た目も歯を内側に向けた設計の方が良く、歯を外側に向けた 設計の方が加工が少なく溶接できるは、？？です。 只、溶接の作業性は、YESですが…。
言われているように、断面二次モーメントの関係により内側に配置したほうが、構造上強くなりますが、横向きに使い歯の方向にオーバーハング加重をかけるなど、無茶な使い方をしない限り感覚的には大差ありません。 それよりも内側に向けることによって溶接が不十分になる可能性の方がよっぽど怖いです。
本で見たことがありますが、 歯を見せるな。と書いてありました。 歯が広がっていくからだそうです。 なので、もし歯を見せる場合は、歯の間にリブなどを溶接して、 歯が広がらないようにするそうです。 参考までに。
歯を内側に向けたほうが、断面の図心が外側になります。 構造物の断面二次モーメントは、平行軸定理により各断面の図心が外側にあるほうが、大きくなります。 よって、機械の強度には内向けが有利になります。 平行軸定理は御自分で調べてみて下さい。 また、機械にカバーが付く場合、外向けだと設計しづらいと思います。 しかし、機械のフート部分はアンカーが打ちやすいので、外向けにしている場合も有ります。
