中空円筒の引張り応力

Question

外径2Ｍ、内径1.5Ｍ、高さ100Ｍ、比重量2400Kg/M^3のコンクリート製中空円筒が、底面を固定され水平方向に一様な圧力を受けています。この円筒に引張り応力が作用しないための圧力の限界値を求めたいのですが、材料力学初心者ゆえどの式をどのように使えば解にたどり着くのかがわかりません。どなたかご教授のほどよろしくお願いします。

追記いたします。中空円筒は、煙突のように垂直に立っていて、横から風が吹いているような状況です。この場合の引っ張り応力の作用しない圧力の限界値を知りたいです。

追記いたします。中空円筒は、煙突のように垂直に立っていて、横から風が吹いているような状況です。この場合の引っ張り応力の作用しない圧力の限界値を知りたいです。

Accepted Answer

それは電柱や煙突みたいに垂直に立っているのでしょうか？
それで水平方向に一様な圧力とは風を受けているようなものと考えてもいいでしょうか？

円筒が垂直か水平かというのは自重以外はあまり考えなくてもいいでしょうが
その円筒が曲がるような力を受ける場合、曲がりのその側は引張り、内側は圧縮の応力になります。
その場合は底が固定なので片持ちはり（カンチレバー）の計算になります。

今一度円筒および受ける力の向きを教えてください。

Answer

＞この円筒に引張り応力が作用しないための圧力の限界値
というのがどのようなことを指しているのか判らないのですが
煙突のようなものが横風を受けると、煙突は風下側に曲がっていきます。
材料力学の片持ちはりです。
この曲がった状態で煙突の風上側には引張り、風下側には圧縮の応力が生じます。
従って、風を受けても（力が作用して）引張り応力が生じないということなないのです。

高さ１００Mで径が2Mとは随分細長いです。1/100に縮尺すると1M長さで径が20mmです。
四方八方からワイヤーで補強しないと、根元からぽっきりといくようなのですがそのあたりは大丈夫ですか？
通常コンクリートには引張りの荷重を受け持たせず、鉄筋などに受けさせます。
そのコンクリート円筒はもちろん鉄筋入りで八方から支柱で支持する構造ですよね。

Answer

◆ 地震横揺れＧ加速を重量に換算して、固定片持ち梁計算で、にて
コンクリート円筒の長さに対する重量を算出する時に使用します。
コンクリートの体積と比重が判れば、長さ当たりの重さがでます。

円筒を横にした重さが、**kg/mとして。
そして、地震横揺れＧ加速を0.2Gとすれば、**kg/m×0.2の荷重が
地震で横方向に当分布荷重としてかかります。

Answer

古い話しで恐縮ですが、コンクリート製の煙突が建っていると考えれば
よいのでしょうか？
それなら、自重では引張応力は掛かりません。
しかし、風による煙突の曲げ応力や地震横揺れによる煙突の曲げ応力
は、引張応力が掛かります。
◆ 風力を等分布荷重として、固定片持ち梁計算で
◆ 地震横揺れＧ加速を重量に換算して、固定片持ち梁計算で
で計算して下さい。

また、円筒の中に水を張る場合は、詳細を教えて下さい。

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