該当荷重に耐えうる部材の選定と構造設計手法

質問

今、仮に、6.24×10の9乗(kN)という非常に大きな荷重が、ある箇所にかかる時に、これに耐えうる部材の選定と構造設計はどうすればよいのでしょうか？初心者のため、有識者の知恵が必要です。ご回答よろしくお願いします。

回答頂いたお二人の方々、ありがとうございました。私の質問があいまいだったため、回答しにくかったと思います。現時点で伝えられない内容もありますので、今後、自分で調べた上で、必要に応じて再度確認させてください。

回答No.2

noname#230359

少しきつい内容の記述ですが、一度、材料力学の教本と機械設計の教本を
購入して、基礎勉強をした方が良いと思います。
理由は、この森での遣り取りだけでは、膨大な文章のメールが往き来する
事になり、アドバイスする方も大変です。

さて、先ず、以下の参考WEB資料を第1章から確認してみて下さい。

次に、部材が変形して元に戻らない変形を塑性変形、元に戻る変形を弾性
変形といいます。部材が塑性変形を起こさない様に、部材選定やその設計
仕様を決定します。

最後に、
? 6.24×10^9 kNの力を受けるポイントの部材の陥没等々の考察をしてみま
　 しょう。
　 6.24×10^9 kN＝6.24×10^12 N≒6.37×10^11 kgf＝6.37×10^8 tです。
　 これを、ポピュラーな材料のSS400で受けますと、SS400材の降伏点が25
　 kg/mm^2なので、面圧力（応力）を20kg/mm^2以下にしますと、塑性変形
　 は起きない事が判ります。因って、その面の大きさは、
　 6.37×10^11 kg ÷ 20kg/mm^2 ＝ 3.185×10^10mm^2 必要です。
　 m^2に直すと、3.185×10^4m^2となり、約318.5m×100mの大きさが必要
　 です。SS400より硬い鋼材は、多々ありますので、その鋼材を利用する
　 と面の大きさは1/5程度まで減少させることができます。
? 6.24×10^9 kNの力を受けるポイントの部材の折れ曲がりを考察をして
　 みましょう。これは、曲げモーメントで部材の板厚や板幅を計算値で
　 決定します。後は、長くなるので省略です。≪詳細仕様不明もありで≫

参考URL：

http://www.nmri.go.jp/eng/khirata/design/index_j.html http://www.kikaikaihatu.com/sekkei/zairyou/tekkou.htm http://www.c

回答No.1

noname#230359

漠然としすぎていて，回答の糸口がありません。
荷重が大きいとしても，それを支える構造体も大きくてよいならば，
特別な工夫なく設計しても良さそうな気がします。

しかしながら，単位面積当たりに加わることのできる力は，使用材料に
よる限度が存在しますので，限られた面積に大きな力が働くのであれば，
材料選定と適切な構造設計が必要です。

どの程度の大きさの部位に荷重がかかるのでしょうか？その応力は圧縮／
引張／曲げ？？どのようなものですか？
目的を明確にして頂ければアドバイスがつくと思います。

杞憂かもしれませんが，軍需用とか原子力関係の特殊な技術に応用する
ものだとしたら，公開の掲示板に出さない方がいいかもしれません。

富士山の体積は，約１兆２０００億立方メートルだそうです。
富士山は玄武岩質だそうですから，山体全体が同質の玄武岩で構成されてい
て，その比重を２．９と見積もると，質量は３兆５０００億トンほどです。
キログラムで表せば，３５００兆キログラムになります。
重力加速度をかけて底面にかかる力と考えると，約３京４０００兆ニュートン。
３．４×１０^16 [Ｎ]　→　３．４×１０^13 [ｋＮ]ということです。

だからどうって言うことはありませんが，お尋ねの場合の５０００倍も大き
な荷重であっても，直径５０ｋｍ程の地殻にかかる力であれば，単に岩を積
み上げていくだけで支えられるという例です。

6.24×10の9乗(kN)といういう力は，何らかの計算によって求めたのだと
思いますが，その導出過程の要点を示して頂きたいと思います。
回答の糸口があるかもしれません。

とりあえずご自身で考えるならば，一旦質問を閉じましょう。
回答した側にモヤモヤは残りますが・・・・・。