2章 支柱の設計
2.1 A−A断面
基礎天端からの高さが 3.000(m) の位置で断面を照査する。
2.1.1 荷重算定
(1) 風荷重
H ＝ P×L×X
M ＝ H×e
ここに，
H : 水平力 (kN)
M : 曲げモーメント (kN.m)
P : 風荷重の荷重強度 (kN/m2)
L : 風荷重載荷長さ (m)
X : 支柱間隔 (m)
e : モーメント距離 (m)
|
項
目 |
風 圧 力 P(kN/m2) |
風荷重 載荷長L(m) |
支柱間隔 X(m) |
モーメント 距離e(m) |
M (kN.m) |
N (kN) |
H (kN) |
|
支柱上部
|
1.500 |
5.438 |
4.000 |
2.719 |
88.715 |
0.000 |
32.628 |
|
合計 |
88.715 |
0.000 |
32.628 |
||||
(2) 遮音板
N ＝ W×L×X
M ＝ N×e
ここに，
N : 鉛直力 (kN)
M : 曲げモーメント (kN.m)
W : 遮音板単位重量 (kN/m2)
L : 遮音板設置長さ (m)
X : 支柱間隔 (m)
e : 張出し部の重心位置より支柱の中立軸までの距離 (m)
|
項
目 |
単位重量 W(kN/m2) |
遮音板 設置長L(m) |
支柱間隔 X(m) |
モーメント 距離e(m) |
M (kN.m) |
N (kN) |
H (kN) |
|
張出部遮音板 直壁部遮音板 |
0.500 0.500 |
5.000 1.000 |
4.000 4.000 |
0.825 0.000 |
8.251 0.000 |
10.000 2.000 |
0.000 0.000 |
|
合計 |
8.251 |
12.000 |
0.000 |
||||
(3) 支柱
N ＝ W×L
M ＝ N×e
ここに，
N : 鉛直力 (kN)
M : 曲げモーメント (kN.m)
W : 単位重量 (kN/m)
L : 支柱鋼材の長さ (m)
e : 張出し部の重心位置より支柱の中立軸までの距離 (m)
|
項
目 |
単位重量 W (kN/m) |
鋼 材 長 L(m) |
モーメント 距離e(m) |
M (kN.m) |
N (kN) |
H (kN) |
|
張出部支柱
直壁部支柱
|
0.441 0.441 |
5.291 1.000 |
0.825 0.000 |
1.925 0.000 |
2.333 0.441 |
0.000 0.000 |
|
合計 |
1.925 |
2.774 |
0.000 |
|||
(4) 笠木
N ＝ W×X
M ＝ N×e
ここに，
N : 鉛直力 (kN)
M : 曲げモーメント (kN.m)
X : 支柱間隔 (m)
e : 支柱の中立軸より支柱上端までの水平距離 (m)
|
項
目 |
単位重量 W (kN/m) |
支柱間隔 X(m) |
モーメント 距離e(m) |
M (kN.m) |
N (kN) |
H (kN) |
|
笠木
|
0.180 |
4.000 |
2.458 |
1.770 |
0.720 |
0.000 |
|
合計 |
1.770 |
0.720 |
0.000 |
|||
2.1.2 荷重集計表
|
項 目 |
M (kN.m) |
N (kN) |
H (kN) |
|
風 荷 重 遮 音 板 支 柱 笠 木 |
88.715 8.251 1.925 1.770 |
0.000 12.000 2.774 0.720 |
32.628 0.000 0.000 0.000 |
|
合計 |
100.662 |
15.494 |
32.628 |
2.1.3 応力度照査
・曲げ照査
＝ 206.150 (N/mm2) ≦ σsa (OK)
ここに，
σsa : 許容曲げ応力度 (N/mm2)
σ s : 曲げ応力度 (N/mm2)
N : 鉛直力 (kN)
M : 曲げモーメント (kN.m)
A : 支柱鋼材の断面積 (cm2)
Z : 断面係数 (cm3)
・せん断照査
＝ 20.996 (N/mm2) ≦ τa (OK)
ここに，
τ a : 許容せん断応力度 (N/mm2)
τ : せん断応力度 (N/mm2)
H : 水平力 (kN)
A w : (mm2)
2.1.4 支柱の横倒れ座屈の検討
鋼材名：Ｈ−244×175×7×11(設計例1用) (SS400)
H ＝ 244.0 (mm), B = 175.0 (mm), t1 = 7.0 (mm), t2 = 11.0 (mm)
(1) 純ねじり定数
J ＝ { 2・B・t23 + (H - 2・t2)・t13 }/3
＝ { 2・17.50・1.103 + (24.40 - 2・1.10 )・0.703 }/3
＝ 18.067 (cm4)
(2) そりねじり定数
I w ＝ { t2・B3・(H - t2)2 }/24
＝ { 1.10・17.503・(24.40 - 1.10)2 }/24
＝ 133354.425 (cm6)
(3) 弱軸廻りの断面2次モーメント
I y ＝ { 2・t2・B3 + (H - 2・t2)2・t13 }/12
＝ { 2・1.10・17.503 + (24.40 - 2・1.10)2・0.703 }/12
＝ 983.187 (cm4)
(4) 座屈荷重
＝ 16.924 (kN/m)
L : 支柱長 ＝ 5.438 (m)
E : ヤング係数 ＝ 2.0×105 (N/mm2)
G : せん断弾性係数 ＝ 7.7×104 (N/mm2)
(5) 最大曲げモーメント
(6) 安全率
2.2 B−B断面
基礎天端の位置で断面を照査する。
2.2.2 荷重算定
(1) 風荷重
H ＝ P×L×X
M ＝ H×e
ここに，
H : 水平力 (kN)
M : 曲げモーメント (kN.m)
P : 風荷重の荷重強度 (kN/m2)
L : 風荷重載荷長さ (m)
X : 支柱間隔 (m)
e : 張出し部の重心位置より支柱の中立軸までの距離 (m)
|
項
目 |
風 圧 力 P(kN/m2) |
風荷重 載荷長L(m) |
支柱間隔 X(m) |
モーメント 距離e(m) |
M (kN.m) |
N (kN) |
H (kN) |
|
支柱全体
|
1.500 |
8.244 |
4.000 |
4.316 |
213.487 |
0.000 |
49.465 |
|
合計 |
213.487 |
0.000 |
49.465 |
||||
(2) 遮音板
N ＝ W×L×X
M ＝ N×e
ここに，
N : 鉛直力 (kN)
M : 曲げモーメント (kN.m)
W : 遮音板単位重量 (kN/m2)
L : 遮音板設置長さ (m)
X : 支柱間隔 (m)
e : 張出し部の重心位置より支柱の中立軸までの距離 (m)
|
項
目 |
単位重量 W(kN/m2) |
遮音板 設置長L(m) |
支柱間隔 X(m) |
モーメント 距離e(m) |
M (kN.m) |
N (kN) |
H (kN) |
|
張出部遮音板 直壁部遮音板 直壁部遮音板 |
0.500 0.500 0.550 |
5.000 1.000 2.000 |
4.000 4.000 4.000 |
0.825 0.000 0.000 |
8.731 0.000 0.000 |
10.000 2.000 4.400 |
0.000 0.000 0.000 |
|
合計 |
8.731 |
16.400 |
0.000 |
||||
(3) 支柱
N ＝ W×L
M ＝ N×e
ここに，
N : 鉛直力 (kN)
M : 曲げモーメント (kN.m)
W : 単位重量 (kN/m)
L : 支柱鋼材の長さ (m)
e : 張出し部の重心位置より支柱の中立軸までの距離 (m)
|
項
目 |
単位重量 W (kN/m) |
鋼 材 長 L(m) |
モーメント 距離e(m) |
M (kN.m) |
N (kN) |
H (kN) |
|
張出部支柱
直壁部支柱
直壁部支柱
|
0.441 0.441 0.797 |
5.291 1.000 3.000 |
0.873 0.000 0.000 |
2.037 0.000 0.000 |
2.333 0.441 2.391 |
0.000 0.000 0.000 |
|
合計 |
2.037 |
5.165 |
0.000 |
|||
(4) 笠木
N ＝ W×X
M ＝ N×e
ここに，
N : 鉛直力 (kN)
M : 曲げモーメント (kN.m)
X : 支柱間隔 (m)
e : 支柱の中立軸より支柱上端までの水平距離 (m)
|
項 目 |
単位重量 W (kN/m) |
支柱間隔 X(m) |
モーメント 距離e(m) |
M (kN.m) |
N (kN) |
H (kN) |
|
笠木
|
0.180 |
4.000 |
2.506 |
1.805 |
0.720 |
0.000 |
|
合計 |
1.805 |
0.720 |
0.000 |
|||
(5) 土留板
N ＝ W×L×X
M ＝ N×e
ここに，
N : 鉛直力 (kN)
M : 曲げモーメント (kN.m)
W : 単位重量 (kN/m)
L : 土留板設置長さ (m)
X : 支柱間隔 (m)
e : モーメント距離 ＝ 0.000 (m)
|
項
目 |
単位重量 W(kN/m2) |
土留板 設置長L(m) |
支柱間隔 X(m) |
M (kN.m) |
N (kN) |
H (kN) |
|
土留板
|
2.630 |
1.000 |
4.000 |
0.000 |
10.520 |
0.000 |
|
合計 |
0.000 |
10.520 |
0.000 |
|||
2.2.2 荷重集計表
|
項 目 |
M (kN.m) |
N (kN) |
H (kN) |
|
風 荷 重 遮 音 板 支 柱 笠 木 土 留 板 |
213.487 8.731 2.037 1.805 0.000 |
0.000 16.400 5.165 0.720 10.520 |
49.465 0.000 0.000 0.000 0.000 |
|
合計 |
226.060 |
32.805 |
49.465 |
2.2.3 応力度照査
・曲げ照査
＝ 179.841 (N/mm2) ≦ σsa (OK)
ここに，
σsa : 許容曲げ応力度 (N/mm2)
σ s : 曲げ応力度 (N/mm2)
N : 鉛直力 (kN)
M : 曲げモーメント (kN.m)
A : 支柱鋼材の断面積 (cm2)
Z : 断面係数 (cm3)
・せん断照査
＝ 17.616 (N/mm2) ≦ τa (OK)
ここに，
τ a : 許容せん断応力度 (N/mm2)
τ : せん断応力度 (N/mm2)
H : 水平力 (kN)
A w : (mm2)
2.2.4 支柱の横倒れ座屈の検討
鋼材名：Ｈ−340×250×9×14(設計例1用) (SS400)
H ＝ 340.0 (mm), B = 250.0 (mm), t1 = 9.0 (mm), t2 = 14.0 (mm)
(1) 純ねじり定数
J ＝ { 2・B・t23 + (H - 2・t2)・t13 }/3
＝ { 2・25.00・1.403 + (34.00 - 2・1.40 )・0.903 }/3
＝ 53.315 (cm4)
(2) そりねじり定数
I w ＝ { t2・B3・(H - t2)2 }/24
＝ { 1.40・25.003・(34.00 - 1.40)2 }/24
＝ 968661.458 (cm6)
(3) 弱軸廻りの断面2次モーメント
I y ＝ { 2・t2・B3 + (H - 2・t2)2・t13 }/12
＝ { 2・1.40・25.003 + (34.00 - 2・1.40)2・0.903 }/12
＝ 3647.729 (cm4)
(4) 座屈荷重
＝ 15.055 (kN/m)
L : 支柱長 ＝ 8.438 (m)
E : ヤング係数 ＝ 2.0×105 (N/mm2)
G : せん断弾性係数 ＝ 7.7×104 (N/mm2)
(5) 最大曲げモーメント
(6) 安全率
