断面の性質



 1)複雑な断面形状における断面2次モーメントを求める事ができる

 2)複雑な断面形状における断面係数を求める事ができる

 3)複数の材料で構成された断面全体の断面2次モーメント断面係数を求めることができる

 4)降伏を開始するまでの曲げモーメントの中立軸を求めることができる





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(a) 断面1次モーメント

 ・ 断面1次モーメントとは : 断面の図心を求める際に使用

 ・ 図心とは : 断面におけるバランス点、降伏を開始するまでの曲げモーメントの中立軸

 ・ 注意 : 「断面1次モーメント求めよ」 ← こんな問題はありません(「図心を求めよ」「曲げモーメントの中立軸を求めよ」のみ


 ・ 断面1次モーメント(S)

     S…断面1次モーメント、A…断面積、y…図心から対象軸までの距離

 ・ 断面1次モーメントより図心の位置を算定 ← コッチが重要!断面全体の断面1次モーメントが分かれば図心の位置が分かるって事!

      注:断面全体の断面1次Mを算定後、全断面積で除す(割る)って意味ね


 ・ 単純な長方形断面の図心の算定方法 : ど真ん中(笑) ← 見たまんまです

 ・ 複雑な長方形断面の図心の算定方法(断面を分割→それぞれの断面1次Mを算定→合算し全体の断面1次Mを算定→面積で除す)

  (1) 対象とする軸を決定:断面の縁が良いでしょう

  (2) 断面を長方形に分割

  (3) 分割した各図形それぞれの(1)軸に対する断面1次モーメントを算定

  (4) (3)を合成し(足し合わせる)断面全体の断面1次モーメントを求める

  (5) (4)を断面全体の面積で除し図心の位置を求める



(b) 断面2次モーメント

 ・ 断面2次モーメントとは : 部材のたわみ難さを表す

 ・ たわみとは : 部材に荷重がかかった際に中心部分が沈み込む現象(の様な物…)

             

 ・ 注意 : 同一断面積でも荷重の方向(軸の方向)によりたわみ易さは異なる

                      

     同一形状のはりを縦・横に置き換えただけでたわみ易さは変化(Bの方がたわみ易い) って事で断面2次モーメントが必要なんです


 ・ 断面2次モーメント(I)

      I…断面2次モーメント、 b…幅、 h…せい

        たわむ面(グレー表記)が交わる方向が「せい」になる

 ・ 図心では無い位置における断面2次モーメント(I) 

    下図材端赤線部分の断面2次モーメントを例に説明すると

            図心と軸が異なる場合、面積×図心軸間の距離の2乗を加える


 ・ 単純な長方形断面の断面2次モーメントの算定方法 : 軸に注目し各数値を公式に単純に代入

 ・ 複雑な長方形断面の断面2次モーメント : 長方形に分割の後、各断面2次モーメントを足し引き

 ・ 足し引きのルール : 分割した長方形の図心が等しい場合のみ採用可能

 ・ 複雑な断面形状における断面2次モーメントの算定方法を以下に示す

       

 ・ 複数の断面(接合されていない)から構成される場合はそれぞれの図心位置での断面2次Mを算定後に合算

       



(c) 断面係数

 ・ 断面係数とは : 曲げ応力度を求める際に使用

 ・ 曲げ応力度とは : 曲げモーメントによる応力度は部材断面位置により異なる

 ・ 曲げがかかると、部材内では圧縮・引張の力に変ってしまうんです(応力度参照のこと、未だ作ってませんが…)

 ・ 注意!!:上記断面2次モーメント算定の際に用いた「複雑断面分割後の足し引き」は断面係数では使えません!

   以下の公式に則り「必ず」まず断面2次モーメントを求めてからせいの1/2で除して断面係数を求めましょう


 ・ 断面係数(Z)

        I…断面2次モーメント、 h…せい 注!:まずは断面2次モーメントを求めてから

 ・ 縁断面係数(Z)   ←  縁部分の応力度を求める場合のみ(曲げ応力度を求める場合はコッチが多い)

     






  pdfデータ(以下の演習・解説をまとめたものです) page top


 【演習問題】 断面の性質(1)

  以下の断面の「図心」の位置を求めよ。(H6改)

     


 【演習問題】 断面の性質(2)

  以下の断面のX・Y軸それぞれにおける「断面2次モーメント」「断面係数」をそれぞれ求めよ。

     





 【演習問題】 断面の性質(3)

  以下の断面の底部における「断面2次モーメント」を求めよ。

     





 【演習問題】 断面の性質(4)

  以下の断面の示された軸における「断面2次モーメント」「断面係数」をそれぞれ求めよ。(H9改)

     





 【演習問題】 断面の性質(5)

  以下の断面の示された軸における「断面2次モーメント」「断面係数」をそれぞれ求めよ。

     





 【演習問題】 断面の性質(6)

  以下の断面の示された軸における「断面2次モーメント」を求めよ。

     






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  pdfデータ(過去15年間分の当該範囲の問題です、上記同一問題含む)