角パイプの圧縮強度について

こう言った薄肉閉断面角形鋼管などの圧縮を考える場合は全体的な座屈を
考えるようなある程度の長さのある場合ならば、ユーさんの細長比を計算
する必要があるが、今回のような短い場合には少し考えれば判るだろうが

局部的な座屈を考える必要がある訳です。となれば長さＬに対する角内Ｒ
や幅・厚比により当然変わってくることは、理解できるでしょうかね？
↓は局部座屈についてサラっと説明しているが違いを良く理解して欲しい
つまり厳密に考えれば難しいので、簡単に考えないほうが良いと忠告する

戻って、許容圧縮応力と許容引張応力についてならば同じと考えて良いと思う

「本に載ってる」なので角パイプの断面に均等に荷重を掛けたときだけでよいでしょう。

引張りと圧縮では応力限を超えた後の壊れ方が違います。それより小さければどちらも同じです。
（圧縮に限った?座屈?の壊れ方もこの条件なら考慮不要）。

　　http://www.eng.kagawa-u.ac.jp/~yosimura/zairiki/zairiki04.pdf
　　P.10　引張りと圧縮

　　引張りと圧縮で弾性係数・降伏応力同じ
　　公称応力ー公称ひずみ図においては圧縮は破断がないため、増加し続ける

引張りと圧縮は同時に試験できないため、応力ひずみ線図は片側づづの試験を一緒に書いている。

引張りでの壊れ方、千切れ方は省略。
圧縮について、角パイプのような軟鋼は壊れず扁平になる（↑図は試験打切り）。しかし外側にヒビがはいってくる（ 外周は大きくなる ＝ 伸びる ＝ 引張応力が掛かる ）
硬い材料ではヒビが入る段階で爆発的に飛び散り、金型などでは大事故に至ることも。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｙ
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　↓
　┌───────┐　　　　　　　　　　　┌───────┐　
　│┌─────┐│　　　　　　　　　　　│　　　　　　　│
　││　　　　　││　　　　　　　　　　　│　　　　　　　│
　││　　　　　││　　　　　　　　Ｚ　　│　　　　　　　│　　Ｚ
　││　　　　　││　　　　　　　　→　　│　　　　　　　│　　←
　││　　　　　││　　　　　　　　　　　│　　　　　　　│
　│└─────┘│　　　　　　　　　　　│　　　　　　　│
　└───────┘　　　　　　　　　　　└───────┘
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　↑
　引張応力＝圧縮応力　　　　　　　　　　　　　　Ｙ

Ｙ－Ｙ方向での圧縮荷重は、座屈が働くので、圧縮強度は弱いとなります。
座屈強度確認は、細長比(λ)で先ず確認します。
Ｙ－Ｙ方向では、ｔ3.2mm板が(100mm－2×3.2mm)立ち上がっていて柱の長さと考え、
細長比(λ)＝柱の長さ(Ｌ)÷断面二次半径細長比(ｋ)
　　　　　＝Ｌmm÷{断面二次モーメント(Ｉ)÷断面積(Ａ)}^(1/2)
　　　　　＝Ｌmm÷{(1/12×Ｂmm×Ｈmm^3)÷(Ｂmm×Ｈmm)}^(1/2)
　　　　　＝Ｌmm÷{1/12×Ｈmm^2)}^2 ＝Ｌmm÷Ｈmm×(12)^(1/2)
　　　　　＝93.6mm÷3.2mm×3.46 ＝ 101
なので、大いに考慮が必要となります。

Ｚ－Ｚ方向での圧縮荷重も、座屈が働くので、圧縮強度は若干弱いとなります。
座屈強度確認は、細長比(λ)で先ず確認しますので、柱の長さ(Ｌ)は100mmで、
細長比(λ)＝柱の長さ(Ｌ)÷断面二次半径細長比(ｋ)
　　　　　＝Ｌmm÷{断面二次モーメント(Ｉ)÷断面積(Ａ)}^(1/2)＝
Ｌmm÷{(1/12×[Ｂ2mm×Ｈ2mm^3－Ｂ1mm×Ｈ1mm^3])÷(Ｂ2mm×Ｈ2mm)－Ｂ1mm×Ｈ1mm^3}^(1/2)
<Ｂ1＆Ｈ1＝100mm－2×3.2mm、Ｂ1＆Ｈ1＝100mm>　で計算して、2.53となり、考慮が少なくなる。
薄肉構造物の計算となり、解析が必要となります。

となり、両方にチェックが必要です。

後から、変な方向の答えが出ています。

気を付けてください、そして？？なら、無視した方が得策です。

杞憂であればご勘弁頂きたいのですが、
角ﾊﾟｲﾌﾟ□100×100×3.2の軸方向に力を加える場合を想定なさっていると
考えていいでしょうか？
以前のご質問では、100×150の角パイプの側面に荷重をかける条件を提示
なさっていたので、少々気になりました。

図を使わずに、文章だけで正確に状況を伝えるのは結構難しいことです。

今回のお問い合わせでは、□100×100の角パイプであって、長さも100と
なれば、寸法で力の加わる方向を表すことができませんので・・・・・・。

> ｽﾁｰﾙ製角ﾊﾟｲﾌﾟ□100×100×3.2　の圧縮強度は本に載っている引張強度と同じでしょうか？

鉄鋼類は、引張応力＝圧縮応力です。
また、曲げ応力は、引張応力と圧縮応力の合成ですから、引張応力＝圧縮応力＝曲げ応力 です。

さて、応力は同じですが、強度となると？？？です。
例えば、糸は引張には大きな強度を有していますが、圧縮には非常に弱い強度しかありません。
針金も同じようになり、座屈が発生するために圧縮強度は非常に弱いとなります。
ですが、針金も鋼材なので、引張応力＝圧縮応力ですが、圧縮強度は非常に弱いとなります。

以上から、ｽﾁｰﾙ製角ﾊﾟｲﾌﾟ□100×100×3.2　の長さによっては、座屈が発生するために、
引張応力＝圧縮応力ですが、圧縮強度は弱いとなるケースがあります。

お礼

2012/11/26 20:55

早速のご回答ありがとうございます。
ちなみに角ﾊﾟｲﾌﾟの長さは100mmです。

質問者