アルミパネルの強度計算方法を教えてください

Question

アルミ建材メーカーの者です。
高層ビル（30階）の屋上に鋼材で骨組みを組みアルミパネルを設置するのですが、板厚選定のための強度計算をしたいです

骨組みの開口はW=950、H=1300です
パネルはボルトでの4辺固定で固定部は破断しない考えで、パネル強度の検討がしたい
風圧力の指定があり3700Pa、アルミ板の材質はA1050です
以上の条件で風圧を受けた場合に、アルミパネルの必要板厚を計算したいです
教えていただけないでしょうか、宜しくお願い致します。

Answer

回答(3)再出
2辺支持と4辺支持を比べた場合、応力はH/W比が1.4程度であれば、計算で求まる応力は、4辺支持のほうが4割程度少ない値になりそうです。先の回答で、所要の厚さを8mm程度と見当をつけてみましたが、この程度の応力緩和では必要な板厚を2mmまで削減するなど到底不可能です。
板厚2mmが与条件であれば、骨組みのピッチを細かくしない限り、板の曲げ剛性で風圧に耐えることはできないと思います。板の剛性で風圧に耐えるように設計するのではなく、板の引張強さだけで風圧に耐える「膜構造」としての設計を行う必要があると思います。この場合、枠は、板を単純に支えればよいのではなく、板に大きな引張力が加わった場合にも滑り出さないような構造設計が必要になります。卑近な例としては、太鼓の皮に張力を加えるような構造が参考になるでしょう。
アルミ建材メーカーさんの本業に関わる事柄のようですので、外野の人間は、尻尾を巻いて退散することにします。

Answer

風圧力が3700Paと指定されているなら、W950×H1300＝1.235 m^2の面積に、4570 N（466 kgf）の等分布荷重がかかると考えます。
4辺支持だと計算が難しいので、安全側の答えが得られるW=950を支間とする2辺支持梁と仮定します。
仮に板厚を8mmとして両端支持の単純梁として応力を計算すれば、最大応力は39 MPa程度、アルミ材のヤング率は70MPa程度なので、撓みは13mm程度と計算できます。アルミ材の耐力は調質によって変化しますが、A1050の場合「O材」であれば、参考URLによれば耐力は、30 MPaなので、指定された風圧が加わった場合に塑性変形が起こる可能性があるという結果になりそうです。
（加わる応力は、引張強さには達していないので、アルミ板自体は破壊しないでしょうが、枠から外れる危険を考慮することが適切と思います。）

どのような調質の材料を使うか、4辺の枠による固定度がどの程度か、安全率をどのように設定するかによって必要な板厚は変化します。私が設計するのであれば、軟質で耐力が低いA1050は使いません。

Answer

https://mechanical-engineer48.com/post-3764/
風速から風圧（面積あたりどれくらい押される力があるのか）求める計算

Answer

>>固定部は破断しない考えで

アルミ自体は持ちますが　固定部が吹っ飛ぶんだが

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