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■構造計算実例講座　vol．1　目隠しルーバー下地
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さて、第1回目の実例講座は、応力算定プログラムを使って計算してみます。
下図は、web上で使える「応力算定プログラム」です。
このソフトは、ここをクリックする起動します。
実際に起動してやってみて下さい。



この応力算定プログラムは、荷重として等分布荷重・集中荷重。
種類として両端支持・片持ち支持。短期荷重・長期荷重。
それとニュートンに馴染めない方のためにkg単位も選べます。

また材質に応じて算定できます。スチール・SUS304・アルミA6063S-T5・合板・硬質塩ビ
・ハードボード・フレキシブルボードの算定が出来ます。

今回の実例は名古屋市内のオフィスビル屋上に建つ目隠しルーバー。
設置高さは地上より65mの場所。
1600x1200 の横ルーバーが200間隔で連続して並んでいる。

ルーバー自体はカタログによって安全が確かめられるが、
その下地は計算しなくてはいけないので
私の元に計算依頼が来ました。　概略図は次の通りです。

　　　　　　　　　 ルーバー立面図　　　　　　　　　　　　　　断面図　　　　　　　　応力図

それでは順を追って進めましょう。
○　風圧力の算定
まず、風圧力の算定です。風圧力は風荷重ともいいます。
ここでは、専門的な知識が必要となりますので簡単に書いておきます。

○ 風圧力は適用種別は帳壁になります。
○ 建築高さ　H=65m
○ 基準風速　Vo＝34(m/s)
○ 地表面粗度区分　Ⅲ　(ZG＝450：α＝0.2)

上記より負圧時ピーク外圧係数（0.3）にて概算計算をしたとこ ろ
「－2771.1 」となりましたので設計用風荷重は「2800 」とします。

次にアルミルーバーに掛かる風圧力を出します。
アルミルーバーに掛かる面積が風圧力の対象となります。
外装材のアルミルーバー開口率は46％（カタログ値）のものを使います。
式にすると「風圧力x（1－開口率）＝有効風圧力」です。
○ 設計用風荷重　　2800
アルミルーバーに対する風圧力は
　
　となります。

○部材検討
柱材となる支柱の断面算定を行います。
支柱はFB-12x50です。ここでまず断面係数と断面2次モーメントを出します。
断面係数は「Z」　断面2次モーメントは「I」で表記します。
ここで、IとZを鋼材表で調べる方法はありますが、

FBや丸鋼の場合は鋼材表に載っていません。
理由は形状が簡単なので公式に当てはめるだけで算定できるからです。
FBの場合の公式は以下の通りです。


断面2次モーメント 　 　　　　　断面係数　

○　FB-12x50の場合
　

　

柱材の「I」「Z」を出したら次は応力算定に必要な数値を整理します。
ヤング係数　E＝20500000 　
許容応力度　F＝23500 　
支点間距離＝130cm

荷重は風荷重は均等に力が掛かるので等分布荷重。
種類は片持ち。
単位はニュートン。
短期長期は風荷重なので短期荷重で検討します。

以上のデータを「応力算定プログラム」に入力しましょう。
次の図を参考に数値入力位置を確認してください。



1. 荷重・種類・単位・短期はボタンを選択します。
2. 材質は右隣の三角印を押して選択します。今回は「スチール」
3. 荷重は「1512」と記入　（数値は半角で！）
4. 最大幅は「60」と記入
5. 断面２次モーメント（I）は「12.5」と記入
6. 断面係数（Z）は「5」と記入
7. 支点間距離は「60」と記入

ここまで記入したら、あとは　「計算する」ボタンをポチッと押しましょう。
次の図が計算結果です。

さあ判定結果が出ました。

判断する箇所は2箇所です。
下の段の【断面の検討】と【撓みの検討】です。

「断面の検討」の　M/Z　は　15331.68＜23500---OK 　です。

「たわみの検討」の　δ（デルタ）は1.26cm 　
つまり130cmに対して、先端で12.6mm曲がります。
分数で示すと1/103です。表記では1/150以上ですのでNGとなります。

ただし、今回は使用場所が目隠しルーバーですので1/100でも十分と考えられます。
したがって1/102でもOKとします。

数式で表すと以下のとおりです

◎ 断面検討

　　曲げモーメント
　　　　　　　　　　　 ＞　23500

　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ＜1.0 ∴OK

◎ たわみ検討

　　　　　 ｃｍ

　　　　　　　　 ＜ 　∴OK

今回は応力算定プログラムでNGになっても状況ではOKとしても良いケースがあります。
判断は難しいですが数多くの事象を経験することから始まります。

上記ソフトはフリーでお使い頂けます。
但し、このソフトに起因した不利益には、弊社は一切の責任を負いませんのでご了承下さい。