構造設計に関すること

弱軸方向に荷重を受ける部材の許容曲げ応力度について

ども、tyazukeです。

弱軸回りに荷重を受ける部材ってありますよね。代表的な部材が耐風梁。風圧力を受けるために配置する部材ですが、外壁の鉛直荷重を受けることも。

耐風梁は一般的にH型鋼あるいは角型鋼管を使います。後者は、断面性能に方向性は無いですが、前者は方向性がある。下記の本が参考になります。

鋼構造設計規準―許容応力度設計法

 

というわけで、気を付けないと弱軸方向の変形や応力度がとんでもなく大きくなるわけです。今回は、そんな弱軸回りに荷重を受ける部材の許容曲げ応力度について

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基本的に、弱軸方向に荷重を受ける場合、横座屈による低減は無い

弱軸方向に受ける荷重を受ける部材は、横座屈による低減はしません。例えば耐風梁にH型鋼を使っていて、H型鋼を横使いしています。

このH型鋼に弱軸方向の荷重(例えば外壁などの仕上げ荷重)が作用したとき、荷重方向に対して横方向の座屈は、起きようがないからです。専門的に言えば断面二次半径が大きいから、といえます。

 

但し、横使いに用いるH型鋼は多くの場合、風圧力を受けることが目的です。風圧力に対しては強軸方向に向いているので、やはり下記のような許容曲げ応力度の低減式に当てはめて計算します。

  • fb=89000/(Lb×H/Af)

 

Lbは座屈長さです。スパンが8.0mある柱間に耐風梁を設けるなら、Lb=8.0です。中央に座屈を拘束する部材(例えば、弱軸方向に取り付ける吊材など)があるなら、Lb=8.0/2=4.0m。

H型鋼は加力方向で、許容曲げ応力度が異なることに注意が必要です。

 

非対称部材も、基本的に横座屈による低減が必要となる

Cチャンネルや溝型鋼のように、非対称形部材も同様に低減が必要です。但し、これらの部材は比較的軽微な箇所に使われることも多く、溝形鋼に留める部材の拘束力が相対的に大きいので、低減不要という判断も可能です(※1)。

ただ、溝形鋼やCチャンネルに、横座屈を拘束する部材が何もなく荷重がかかる場合、やはり低減が必要。

部材が小さいだけに注意したい部分です。

 

まとめ

今回は、弱軸方向に荷重を受ける場合の許容曲げ応力度について説明しました。弱軸に荷重を受けること自体怖いので、注意したいものです。

それでは。

 

参考文献

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