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曲げ圧縮材(柱)の設計
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建築構造学:S造曲げ圧縮材(柱)の設計
張 景耀
曲げ 縮材(柱) 設計
E il h @ d j
チョウ ケイヨウ
名古屋市立大学 芸術工学部
Email: zhang@sda.nagoya-cu.ac.jp
URL: zhang.AIStructure.net
建築構造学・鉄骨造 (鋼構造) 参考書
2
鋼構造の性能と設計建築鋼構造―その理論と設計わかりやすい
2
鋼構造の性能と設計
著者:桑村 仁
出版社:共立出版
建築鋼構造 その理論と設計
著者:井上 一朗, 吹田 啓一郎
出版社: 鹿島出版会
わかりやすい
鉄骨の構造設計
著者:日本鋼構造協会
出版社:技報堂出版
スケジュール
1回目鋼材の基本(歴史、分類、機械的性質、ひずみ・応力関係)、引張を受ける部材
3
鋼構造
引張を受ける部材
2回目圧縮を受ける部材(偏心圧縮、オイラー座屈、細長比、有効座屈長さ、板の座屈)
3回目曲げを受ける部材(M-N相関図、全塑性モーメント、塑性崩壊)
4回目 部材設計
8回目ボルト・高力ボルト接合の耐力(引張接合、支圧接合、摩擦接合)
3
8回目合)
9回目 溶接の耐力(完全溶込み溶接,隅肉溶接)
10回目 接合部設計
I、部材設計
部材設計の概要
軸力
4
引張 トラス材 トラス
断面力 構造物
軸力 引張
圧縮
曲げモーメント
せん断力
トラス材
ブレース
柱
梁
ラーメン
トラス
4
e
NA
軸力による垂直応力
maxM MyI Z
曲げモーメントによる
複合e
N MA Z
曲げ圧縮材(柱)の設計
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曲げ圧縮材
曲げモーメントと圧縮軸力を同時に受ける部材(はり-柱,beam‐column)
曲げ圧縮材
)
↔曲げモーメントと引張軸力を同時に受ける場合:曲げ引張材
5
曲げ圧縮材の性質
6
曲げによる応力度
引張側,圧縮側の最大曲げ応力度は
最大曲げ応力度
ふち
,
ここで, および であり
(弾性)断面係数と呼ばれる
bt tt
M MhI Z
bc tcc
M MhI Z
tt
IZh
cc
IZh
縁応力度
ふち
7
(弾性)断面係数と呼ばれる
, b bM M ZZ
1b c b
f f
曲げ圧縮材(柱)の設計:一次設計(弾性設計)
圧縮力・曲げモーメント: 許容曲げ応力度bf
許容圧縮応力度cf
c bf f
1t t b
tf
引張力・曲げモーメント:
細長比: 200
許容引張応力度tf
/c N A /t eN A
/c b cM Z /t b tM Z
細長比: 200
曲げ圧縮材(柱)の設計
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建築構造用鋼材の設計用強度
9
基準強度 SN400 SN490一次設計
F*厚さ40mm以下 235N/mm2 325N/mm2厚さ を えF* 厚さ40mmをこえ
100mm以下215N/mm2 295N/mm2
二次設計Fu
400N/mm2 490N/mm2
* 降伏強さyの下限値と引張強さuの下限値の70%
長期に生じる力 短期に生じる力
圧縮 引張 曲げ せん断 圧縮 引張 曲げ せん断
F/1.5 F/1.5 F/1.5 F/1.5 F F F F/3 3
鋼材の許容応力度
PQl
曲げ圧縮材の一般的な挙動
• 上下の材端モーメントが等しいとすると
P‐delta効果
2221PQlMMM
M1:1次曲げモーメント
M2:2次曲げモーメント(付加曲げモーメント)
P-δ効果
柱頭に水平変位()が生じたことによって,軸方向の耐力(P)が見かけ上,低下する。
10
通常,水平力による水平方向変位は微小なので,この軸方向耐力の低下は無視される。柱が長い場合,無視できないほど水平変位が大きくなり,軸方向耐力の低下も無視できなくなる。これをP∆効果により生じた長柱効果と言う。
M‐N相関図
11
Nは一定、Mがゼロから徐々に増加する
最外縁降伏状態(b‐2)
ycMN
M-N相関図
ycyA Z
1yc
y y
MNN M
N
12
Myc:最外縁降伏状態での曲げモーメント
N/Ny:(降伏)軸力比
1yc yy
NM MN
または
曲げ圧縮材(柱)の設計
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部分降伏状態(b‐3,b‐4)• 圧縮側外縁から降伏が進行,引張側外縁でも降伏開始.
M-N相関図
13
全塑性状態(b‐5)• 全断面が降伏する
M-N相関図
• 全断面が降伏する
14
M‐N相関図
軸力寄与分モーメント2 軸力 よる
長方形断面:
軸力寄与分モ メント寄与分
2
1pc py
NM MN
M-N相関式:全塑性状態における曲げモーメントと軸力の相関式
2
1pc
p y
M NM N
または
軸力による全塑性モーメントの低減係数
M-N相関図・式
H形・箱形断面近似式
16
の近似式
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