耐風速の構造計算

質問

あるユニットを三脚にセットするのに風速35ｍ/ｓに耐えうる三脚を設計する際に強度を求めてと頼まれたのですが、当方全然意味が理解できず困っています。
素人に説明する感じで回答をお願いします。
現状わかってる条件は地面に置いただけの状態で・・・
?ユニット50cm角の正方形
?三脚の長さが1ｍ
?三脚開き角度45度
?ユニット＆三脚の重量が20ｋｇ
以上になります。

ざっくりな質問で申し訳ありませんが、宜しくお願い致します。

*yahoo知恵袋でも質問させて頂いてますが閲覧数が無いため
こちらにも掲載させて頂きました。

回答No.2

noname#230359 · ベストアンサー

水平方向の加わる力（風荷重）は、387 N（回答(1)さんの値を借用）
これに対して、鉛直方向に加わる力は、20kg×9.8m/s2＝196 N　
この関係からみると、三脚開き角度45度では地面に置いただけでは
自立できずに転倒すると思います。

　　┌──┐
　　│　　│　
　　└──┘　　
　　　／＼　　　　
　　／ │ ＼　　　
　／　 │ 　＼　　
───────────
　　　│←─→ ＼
　　　脚の開き角度

上図のように考えたとき、転倒しないためには、脚の開き角度は、
片角で、atan（387N／196N）≒63度 程度は必要だと思います。
この値は、もっとも倒れやすい方向で確保する必要がありますので、
着地面の正三角形は、相当に大きく設定する必要があると思います。

自立ではなくアンカーを併用する、重心を下げる、受風面積を減らす
空力係数が小さい形状に変更するなど、総合的にご検討になったら
如何でしょうか。

三脚ではなく、より安定性の良い5脚、6脚なども選択肢かもしれません。
4脚、5脚の椅子はありますが、3脚の椅子はみかけません。

お礼

わかりやすい解説有難うございます。
重心を下げるのと、４～５脚を考えてみます。

回答No.5

noname#230359

↓URLにあるように建築基準法は平成12年(2000年)頃に大きく改訂されており、
計算方法も簡易的に計算できないくらいに複雑になってしまいました。しかし
ザックリならば回答(1)で計算しても構わないだろう。。。

でも＞風速35ｍ/ｓに耐えうる三脚を設計する・・・
・・・っというように基準風速を指定するくらいなので計算書を作成するなら
先の関連法規に則ったものでなければならないのです。専門家に依頼すべきだ
と思う。御自分で調べれば分りますが、結構大変なんですよね

参考URL：

http://www.denka.co.jp/life_env/products/pdf/kaze.pdf

お礼

元々知識無いうえに予想以上にややこしい内容で
こんなに大変とは思いませんでした。
参考URLをじっくり確認して参考にさせて頂きます。

回答No.4

noname#230359

風速35m/sというのが、スタティックな荷重だけでなく乱流による振動も考慮しなくてはならない様に思います。タコマ橋の例。

お礼

考慮する材料を頂き有難うございます。
興味ある事案なのでじっくり確認させて頂きます。

回答No.3

noname#230359

三脚にも色々あります。

先ず、カメラで使用するような三脚（回答（２）さん記載のもの）
これなら、ユニット50cm角の正方形が面直に４方向から風が当たり、負荷が発生する。
脚は、三脚なので、向きによって、脚に加わる引張りと圧縮の荷重が変わる。
そして、ユニット50cm角の正方形に面直でない方向から風が当たるとの確認も必要。
それに、50cm角の正方形（90°×4方向）と三脚（120°×3方向）の組み合わせ確認も必要。

次に、URLでも示す、ソーラーパネルをよく設置する三脚。
これも、最近は有りうる。

どちらでしょうか？

参考URL：

http://ja.sto-solar.com/products_info/%E5%9B%BA%E5%AE%9A%E5%BC%8F%E4%B8%89%E8%84%9A%E3%82%B9%E3%82%BF%E3%83%B3%E3%83%89-

お礼

参考URL有難うございます。
色々な固定方法があるんですね
是非参考にさせて頂きます。

回答No.1

noname#230359

風荷重計算
　　http://yanban.sakura.ne.jp/cgi-bin/con_kazede.cgi

　・風速35ｍ/ｓ
　・ユニット50cm角の正方形　　⇒　A:部材の投影断面積(m2)

　　⇒ 答　W= 387.483 N

体感サイズなので妥当なように思います。

　　ユニット＆三脚の重量が20ｋｇ

風荷重はユニット中心に横へ掛るとして、テコ比がどうなるか考慮。
そして余裕を見なければならず、この重量だけでは危ないと言えそう。
強度はカメラ用のようなヤワでなければ大丈夫。

倒すチカラが概算40キロと判って尚進め方が判らないとか、設計計算書を要求されたのなら、此処に頼らず設計外注に依頼すべきです。
過去そういう頼り方をした例は某爺が掻回して結論に達しないこと多し。

風速が半分でもヤバいので使い方を工夫してください、、その程度で済むなら

　　テント設営の風対策
　　http://www.tsk-corp.com/safety/
　　アンカー杭打・・・試して大丈夫でも数を増すのが安心
　　ウエイト固定・・・100Kgいかずとも50Kg要るのでは

対策して引張ってみれば見当つきます。
移動看板用などの水を満たす重りは、自身の風袋が大きく風に煽られるかも。

某爺きたけどｸﾞﾁｬｸﾞﾁｬ計算しなく、予防できた・・・

難しい式が並び立派にみえるが正否か判断できぬ・・・ご自身で体感することです。

建築基準法・・・適用？

適用されず別基準で設計される道路標識の例

　　路側式 標識柱（単柱） 強度計算書
　　　( 720 * 720)

　　設計風速は40 m/sec
　　⇒脚柱応力　（直風時）水平力Hx1 = 0.069t ＝ 69ｋｇ

本件と照し合せて、まぁ妥当な値では。
それに正式書類とはこれほど手順を要することを見るべきです。

お礼

多くの意見ありがとうございます。
まずは仕様の見直し及び確認をして
自重を増やす事を考えたいと思います。