H鋼ビームのサプライヤーとして、私はしばしばH鋼ビームのねじれ抵抗について尋ねられました。このブログ投稿では、ねじり抵抗の概念を掘り下げ、それに影響を与える要因を調査し、構造用途におけるその重要性について議論します。
ねじれ抵抗を理解する
ねじれ抵抗とは、構造部材がトルクまたはねじれの力にさらされたときにねじれやねじれに抵抗する能力を指します。 H鋼ビームの場合、ねじれ耐性は、ねじれ荷重にさらされる可能性のある構造で一般的に使用されるため、重要です。たとえば、クレーンを備えた工業用建物や、風や地震力がねじれを誘発できる橋で。
H鋼ビームの交差 - 断面形状は、そのねじれ抵抗に重要な役割を果たします。典型的なh-形状の十字 - のセクションHスチールビーム2つのフランジとWebで構成されています。フランジはビームの上部と下部にあり、ウェブはそれらを接続します。この形状は、全体的な強度と剛性に寄与する、主要軸と小軸に関する比較的高い慣性モーメントを提供します。ただし、ねじれ抵抗に関しては、材料の分布と十字セクションのジオメトリが最も重要です。
ねじれ耐性に影響する要因
1。クロス - 断面形状
フランジとウェブの幅と厚さは、H鋼ビームのねじれ抵抗に直接影響を与えます。一般に、より広いフランジは、クロスセクションの外側の端でより多くの材料を提供するため、ねじれ抵抗を増加させます。同様に、より厚いWebは、せん断応力を伝達し、ねじれに抵抗するビームの能力を高めることができます。
フランジ幅のウェブの高さの比率は、ねじれの挙動にも影響します。よりバランスのとれた比率は、ねじれパフォーマンスの向上につながる可能性があります。たとえば、フランジがウェブの高さに比べて狭すぎる場合、ビームはねじれの不安定性を発生しやすい場合があります。
2。材料特性
Hスチールビームの製造に使用される鋼の種類は、もう1つの重要な要因です。高強度鋼は、通常、より低い強度鋼と比較して、ねじれ抵抗が優れています。これは、高い強度鋼が降伏または故障する前により高い応力に耐えることができるためです。鋼の弾力性の弾性率は、ねじれの挙動にも影響します。より高い弾性率は、梁が特定のねじれ荷重の下で少なくなることを意味し、より良いねじり耐性をもたらします。
3。ビームの長さ
Hスチールビームの長さは重要な考慮事項です。より長いビームは一般に、ねじれ効果の影響を受けやすくなります。長さが増加すると、ビームはより柔軟になり、ねじれの変形がより重要になります。さらに、ビームの終了条件が役割を果たします。ビームが両端に固定されている場合、単純なサポートビームと比較して、ねじれ抵抗が優れています。固定 - 末端条件は、サポートでのビームの回転を制限します。これにより、ねじれの変形が低下するのに役立ちます。
4。荷重条件
H鋼ビームに適用されるねじれ荷重のタイプと大きさは非常に重要です。ビーム上の静止機によって引き起こされるような静的ねじれ荷重は、風や地震力によって誘発されるような動的なねじれ荷重と比較して異なる効果をもたらす可能性があります。動的荷重は、周期的なストレスを引き起こす可能性があり、それが時間の経過とともに疲労不全につながる可能性があります。負荷アプリケーションの位置も重要です。ビームの端に適用される荷重は、中間スパンで適用される負荷と比較して、異なるねじれ効果を引き起こす可能性があります。
構造用途におけるねじれ耐性の重要性
構造工学では、H鋼ビームの適切なねじれ抵抗を確保することが、構造全体の安全性と安定性に不可欠です。たとえば、複数のストーリービルディングでは、フレーミングシステムでHスチールビームが使用されています。これらのビームに十分なねじれ抵抗がない場合、風や地震の力などの横荷重の作用の下でひねる可能性があります。これにより、構造コンポーネントの不整合、構造の他の部分の応力が増加し、最終的に構造的な故障につながる可能性があります。
オーバーヘッドクレーンを備えた工場などの工業用構造では、クレーンレールをサポートするH鋼ビームは、クレーンの動きによって生成されるねじれ荷重に抵抗することができなければなりません。不十分なねじれ耐性は、ビームの過度のたわみとねじれをもたらす可能性があり、クレーンの滑らかな動作に影響を与え、施設内の労働者と機器に安全リスクをもたらす可能性があります。
ねじれ抵抗のための設計上の考慮事項
Hスチールビームを使用して構造を設計する場合、エンジニアはねじれ抵抗要件を慎重に検討する必要があります。これには、ねじれ負荷の下でビームの動作を正確にモデル化できる高度なソフトウェアツールを使用して、詳細な構造分析を実行することが含まれます。
1つのアプローチは、追加のブレースまたは補強材を使用して、H鋼ビームのねじれ抵抗を強化することです。ブレースは、梁を柱や壁などの他の構造要素に接続する斜めのメンバーの形であります。補強材は、フランジまたはビームのウェブに溶接して、その剛性とねじれ容量を増加させることができます。
別の設計上の考慮事項は、予想されるねじれ荷重に基づいてH鋼ビームの適切なサイズと形状を選択することです。エンジニアは、ねじれ抵抗の規定を含む鉄骨構造の設計に関するガイドラインを提供する、アメリカ鉄鋼建設研究所（AISC）仕様などの設計コードと基準を参照する場合があります。
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参照
- アメリカ鉄鋼建設研究所。 （2017）。構造鋼の建物の仕様。
- Blodgett、OW（1966）。溶接構造の設計。ジェームズF.リンカーンアーク溶接財団。
- Timoshenko、SP、＆Goodier、JN（1970）。弾力性の理論。マクグロー - ヒル。