計算例　5t超え～10t以下用_（補強リブ無しのタイプ）

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はるまさこのえ
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1 1 標準吊金具の計算事例 5t 超え ~10t 以下用 ( 補強リブ無しのタイプ ) 015 年 1 月修正 1: ( 社 ) 鋼管杭鋼矢板技術協会製品技術委員会

2 1. 検討条件 (1) 吊金具形状寸法 ( 材料 : 引張強度 490 N/mm 級 ) φ () 鋼管仕様外径板厚長さ L 質量 (mm) (mm) (m) (t) 単位質量 (t/m) 1 1, (3) 計算の対象とした吊り方法吊り方法 : 下記のケースとした吊金具取付位置 : 杭頭部から 1,000 mmの位置としたケースケース 1 ( 地切り時 ) W 地盤面 W シャックルを鋼管軸方向の向きにセットし使用するピンの径は孔径の 90% とする引き上げるピンの径 : 59 mm 鋼構造架設設計施工指針記載のピン孔径とピン径との差は 10% を標準とするに基づき設定した

3 3 (4) 準拠基準鋼構造架設設計施工指針 01 年版土木学会 (5) 設計荷重設計荷重は鋼管質量の他次の不均等係数 (i) を考慮する点吊りの場合 : 本体自重の 50 % (6) 許容応力度使用材料引張強度 490 N/mm 級 (N/mm ) 許容引張応力度許容せん断応力度部材溶接部溶接部の許容応力度は母材の 90 % とするここで母材の許容応力度は鋼管が 400 材の場合も想定し 400 材の値としたすみ肉溶接部の許容引張応力度は許容せん断応力度と同じ値とする

4 4. 吊り方法ケース 1 の計算結果 (1) 設計荷重の算出 1,000 W L / L / L 長さ L 質量不均等荷重 W 設計荷重 (m) (t) 吊り点数 i (%) W (t) (t) (t) (kn) W L 4(L-1) () 吊金具部材の検討 60 設計荷重作用位置 h 60 1) 吊金具の断面性能中立軸 X 00 断面積 A A 00 4,400 mm

5 5 X 軸回りの断面次モーメント ( 面外 ) Ix 3 00 Ix 1 177,467 mm 4 X 軸回りの断面係数 ( 面外 ) Zx Ix 177,467 Zx ex 11 16,133 mm 3 ) 発生断面力 h M ( h) S () (kn) (m) (kn m) (kn) ) 応力度照査曲げ応力度 σ M Zx σa せん断応力度 τ S A 合成応力度 σ σa + τ 1. M S 曲げ応力度 (N/mm ) せん断応力度 (N/mm ) (kn m) (kn) 発生応力度許容応力度判定発生応力度許容応力度判定 OK OK 合成応力度総合判定発生値許容値判定 OK OK

6 6 (3) 吊金具溶接部の検討すみ肉溶接部中立軸 X ) すみ肉溶接部の断面性能脚長 a 15 mm --- 吊金具本体のど厚 sa 15 / mm --- 吊金具本体断面積 A ,44 mm 回し溶接部は道路橋示方書同解説 Ⅱ 鋼橋編を参照し有効長に含めないこととした X 軸回りの断面次モーメント ( 面外 ) Ix Ix ,168,785 mm 4 X 軸回りの断面係数 ( 面外 ) Zx Ix 1,168,785 Zx ex ,085 mm 3 ) 発生断面力 h M S (kn) (m) (kn m) (kn) ) 応力度照査曲げによるせん断応力度 τb M Zx せん断応力度 τ S A 合成応力度 τb + τ 1.0

7 7 M S 曲げによるせん断応力度 (N/mm ) せん断応力度 (N/mm ) (kn m) (kn) 発生応力度許容応力度判定発生応力度許容応力度判定 OK OK 合成応力度発生値許容値判定 OK 総合判定 OK

8 8 3. 吊り方法ケースの計算結果 (1) 設計荷重の算出長さ L 質量不均等荷重 (m) (t) 吊り点数 i (%) W (t) W 設計荷重 (t) (t) (kn) W () 吊金具部材の検討 60 1) 吊金具の断面性能中立軸 Y 断面積 A A 00 4,400 mm Y 軸回りの断面次モーメント ( 面外 ) Iy 3 00 Iy 14,666,667 mm 4 1 Y 軸回りの断面係数 ( 面外 ) Zy Iy 14,666,667 Zy 146,667 ey 100 mm 3 ) 発生断面力 (kn) h M ( h) S () (m) (kn m) (kn)

9 9 3) 応力度照査曲げ応力度 σ M Zy σa せん断応力度 τ S A 合成応力度 σ σa + τ 1. M S 曲げ応力度 (N/mm ) せん断応力度 (N/mm ) (kn m) (kn) 発生応力度許容応力度判定発生応力度許容応力度判定 30.0 OK OK 合成応力度発生値許容値判定 OK 総合判定 OK 4) 板厚照査板厚は次式による計算値以上とするピン孔まわりの支圧 t1 ピンのはしぬけ t 定着部の断面応力 t3 (d-d1) K d d1 b B σta sin θ + 6 cos θ h B ここに : 設計荷重 (N) K : 荷重係数 SS400:0.6 SM490: b d d1 : 縁端幅 (mm) : ピン孔の径 (mm) : ピンの径 (mm) ピン孔径とピンとの差は標準の10% とした σta B h θ : せん断許容応力度 (N/mm ) : 軸方向許容引張応力度 (N/mm ) : 底部幅 (mm) : ピン孔中心と底部との距離 (mm) : 作用力と底部となす角度 ( 度 ) h b 1 1 B t1 t t3 板厚照査 (kn) (mm) (mm) (mm) 板厚判定 OK 鋼構造架設設計施工指針にはピン孔まわりの支圧ピンのはしぬけ定着部の断面応力の他に応力集中の式が掲載されている荷重によって断面 1-1に発生する引張応力を照査する式であるが今回の荷重の作用方向と吊金具鋼管間の溶接部との位置関係から断面 1-1だけではなく溶接部へも力が流れるためこの応力集中の照査は不適と判断したこの代替としていくつかの照査を行っており参考資料に記述した

10 10 (3) 吊金具溶接部の検討すみ肉溶接部中立軸 Y ) すみ肉溶接部の断面性能脚長 a 15 mm --- 吊金具本体のど厚 sa 15 / mm --- 吊金具本体断面積 A ,44 mm 回し溶接部は道路橋示方書同解説 Ⅱ 鋼橋編を参照し有効長に含めないこととした Y 軸回りの断面次モーメント ( 面外 ) Iy Iy ,146,667 mm 4 Y 軸回りの断面係数 ( 面外 ) Zy Iy 14,146,667 Zy ey ,467 mm 3 ) 発生断面力 h M (kn) (m) (kn m) S (kn) ) 応力度照査曲げによるせん断応力度 τb M Zy せん断応力度 τ S A 合成応力度 τb + τ 1.0

11 11 M S 曲げによるせん断応力度 (N/mm ) せん断応力度 (N/mm ) (kn m) (kn) 発生応力度許容応力度判定発生応力度許容応力度判定 OK OK 合成応力度総合判定発生値許容値判定 OK OK ( 以上 )

12 1 < 参考資料 > 吊金具の板厚照査の補足資料鋼構造架設設計施工指針の応力集中の式による照査は前述のように今回の条件では不適と判断した一方この代替として溶接固定側の材料の強度 ( 断面 -) 及び溶接部の強度が確保出来れば十分と考えたそのため以下の照査も行い安全性を確認した B b a) 荷重が全て断面 - に作用すると仮定した場合の引張応力度が許容応力度以下であることを照査なお応力集中は考慮しない引張応力度での照査とした σt b t 10.9 σta 30.0 N/mm b) 荷重によるせん断力が全てピン孔中心から荷重作用方向側の溶接部のみ (B/ の範囲のみ ) に作用すると仮定した場合の溶接部せん断応力度が許容応力度以下であることを照査 S τ A/ N/mm 修正履歴 rev1: 土木学会の応力集中を考慮した板厚照査式の適用が構造形式にそぐわないため照査を修正

参考資料 -1 補強リングの強度計算 1) 強度計算式 (2 点支持 ) * 参考文献土木学会昭和 56 年構造力学公式集 (p410) Mo = wr1 2 (1/2+cosψ+ψsinψ-πsinψ+sin 2 ψ) No = wr1 (sin 2 ψ-1/2) Ra = πr1w Rb = π

参考資料 -1 補強リングの強度計算 1) 強度計算式 (2 点支持 ) * 参考文献土木学会昭和 56 年構造力学公式集 (p410) Mo = wr1 2 (1/2+cosψ+ψsinψ-πsinψ+sin 2 ψ) No = wr1 (sin 2 ψ-1/2) Ra = πr1w Rb = π 番号場所打ちコンクリート杭の鉄筋かご無溶接工法設計施工に関するガイドライン正誤表 (2015 年 7 月更新 ) Page 行位置誤正 1 p.3 下から 1 行目場所打ちコンクリート杭施工指針同解説オールケーシング工法 ( 土木 ): 日本基礎建設協会 (2014) 2 p.16 上から 3 行目 1) 補強リングと軸方向主筋を固定する金具の計算 3 p.22 図 4-2-1 右下 200

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