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アルミ柱の圧縮強度を計算する方法
- アルミのＣチャンネル(20×20×t2.0)を用いて木製柱の補強を検討中です。
- アルミの圧縮強度を計算するためには、細長比を基に許容圧縮応力度を求める必要があります。
- 『アルミニウム構造学入門』という参考書には、アルミの座屈について細長比を含んだ内容が記載されています。これを解読して問題を解決したいと考えています。
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お疲れさまです。 まず、木材とアルミに関してはド素人ですが、アルミを木製柱にどう組み合わせるかによって数値は変化しますよね。 日本建築学会の鋼構造設計規準では、SSやSM材などで「降伏点」または「引張強度の７０％」のうち小さいほうを『Ｆ値』とよんでいます。 このＦ値を基にして許容引張応力度ftや許容せん断応力度fsなどを取り決めています。 おっしゃる通り、許容圧縮応力度fcは断面二次半径(弱軸)ｉと座屈長Ｌによる細長比λで決まってきますね。 アルミは上記に当てはまりませんが、ちょっとしたアルミ部材の選定に上記を用いてしまうこともあります。 長期荷重と短期荷重の考え方も鋼構造設計規準を代用してしまった経験ありです。 どのような用途で使われる木製柱なのか判りませんが、設計判断のひとつとして考えてもよいと思いますがいかがでしょうか。 参考になられたか疑問ですが、専門家の回答を待ったほうが良さそうですね。 それから、柱には主に軸力がかかりますが、端部が剛接合の場合は曲げモーメントとの組み合わせも忘れてはいけません。
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アルミも、その材質と調質で、以下の様に強度が区々です。 同時に、確認を。 http://www.nbk1560.com/technical/index.html の“アルミニウム合金”項目で、 又は、 http://www.zairyo-ya.com/info/zaisen_tebiki_2.html で。
お礼
ありがとうございました。 参考にさせていただきます！
アルミも、その材質と調質で、以下の様に強度が区々です。 同時に、確認を。 http://www.nbk1560.com/technical/index.html の“アルミニウム合金”項目で、 又は、 http://www.zairyo-ya.com/info/zaisen_tebiki_2.html で。
現在は、定かではありませんが、25年程前にセキスイハウスさんでは、 木製の柱に、金属形鋼をはりつけていました。 それが、補強なのか、壁等のインターフェイスに都合が良いものなのか、 壁等も強度換算する“ツーバイフォー？？”なのか？？です。 住宅の展示会場や建築現場での見学会等へ行き、取付け方法等を確認した 方が良いと考えます。 <参考になる物が有るかが？？ですが…>
お礼
情報ありがとうございます！ 同じような方法は既に昔から考えられていたのですね。。 調べてみたいと思います。 参考になりました！
アルミも、“木や鋼材等”と同様に、座屈にて算出して、良いと考えます。 但し、“木製柱”に“アルミＣチャンネル”をどの様に、接続するかが 問題です。<熱膨張も含めて> 条件を具体的に、提示した方が判り易いです。
お礼
ありがとうございます。 条件を具体的に説明しますと、 木(16mm×50mm×L1655)を柱として使う場合に、これだけでは明らかに強度が持たないため、アルミのＣチャンネル既製品(t2.0×20×20×L1655mm)を木に嵌め込んで、L1655に対して数箇所を木ネジ固定しようと考えております。 （上記寸法には熱膨張を考慮しておりませんでした…） イメージ掴んでいただけましたでしょうか？
大まかには、『引張強度』と同等で計算をしています。 また、曲げ強度も同様に計算をしています。 注意ですが、木材とアルミの熱膨張の差を確認する必要もあります。
お礼
早速に回答ありがとうございました。 熱膨張については確かに考慮する必要がありました。 ありがとうございました！ 許容圧縮応力度と言うものは材料の基準強さを安全率で割ったもののようで、今回のような柱の場合は鋼材や木材は細長比によって安全率が決まっているようです。 アルミの場合は細長比による安全率はどのように考えれば良いのでしょうか？ そもそもアルミを柱にすると言うのが一般的では無いので、どこにも記載されていないのでしょうか？
お礼
ありがとうございます。 条件を具体的に説明しますと、 木(16mm×50mm×L1655)を柱として使う場合に、これだけでは明らかに強度が持たないため、アルミのＣチャンネル既製品(t2.0×20×20×L1655mm)を木に嵌め込んで、L1655に対して数箇所を木ネジ固定しようと考えております。 用途は硝子サッシ間の間柱です。 従来は40mmだったのですが、硝子の仕様変更に伴って20mm幅への変更を迫られました。 アルミに関しては明確な基準が無く、皆さん夫々に工夫されているのですね。 今回それが判っただけでも知識の習得になりました。