ケント紙で作る建築構造 藤井大地(リーダー) 榛葉 亮(設計担当) 原田卓哉(設計担当) 大年政弘(作成担当) 吉冨健志(作成担当) 設計方針 シンプルで強度の高い構造を目指す 基本構造としては,トラス構造を採用する 基本デザイン 12cm 6 cm 36cm 解析モデル 部材断面は,すべて同一断面とする 断面 12cm 36cm 部材総長さの計算 •18cmの部材が4本 •21.6cmの部材が4本 •12cmの部材が2本 •6cmの部材が4本 部材総長さ L=18×4+21.6×4+12 ×2+6×4=206.4cm 部材断面長さの計算 A2ケント紙の面積 A=42×59.4=2495cm2 一部材に使える断面の長さ A/L=2495/206.4=12cm 一重に巻いた時の断面半径 r=12/2π=1.9cm のりしろおよび余裕分を見て,断 面半径は1cmとする。 材料定数・断面定数の計算 r 1cm t 0.04cm 断面 ヤング係数:杉のヤング係数を用いて 70000kgf/cm 断面積: A 2 rt 2 3.14 1 0.04 0.25cm2 断面2次モーメント: 断面係数: 2 I r 3t 3.14 13 0.04 0.126cm4 Z I r 0.126cm3 断面2次半径: i I A 0.126 0.25 0.71cm 解析の骨組図 1kgf 3 5 1 4 2 骨組図と要素番号 軸力図 圧縮軸力 -0.863kgf 引張軸力 0.716kgf 曲げモーメント図 0.144kgf・cm 0.266kgf・cm せん断力図 0.017kgf 最大応力 引張 N M 0.716 0.266 t 4.98kgf/cm 2 A Z 0.25 0.126 圧縮 N M 0.863 0.144 p 4.59 kgf/cm 2 A Z 0.25 0.126 せん断 Q 0.017 0.068kgf/cm 2 A 0.25 破壊応力および座屈応力 破壊応力(杉の場合を代用) 引張:135kgf/cm2 圧縮:180kgf/cm2 せん断:18kgf/cm2 座屈応力 2E 0.5l / i 2 2 70000 0.5l / 0.71 2 1392800 l2 部材3,4の座屈応力 1392800/21.62=2985kgf/cm2 したがって,圧縮破壊応力の方が小さい 最大荷重 引張 135/ 4.98 27kgf 圧縮 180/ 4.59 39.2kgf せん断 18/ 0.068 265kgf 以上の計算から,最大荷重は,27kgfで,引張力の加わる 1,2部材で破壊する。 設計で努力した点 トラスの高さを変えることで,最大応力が 変化するため,試行錯誤の上,応力が最 小になる高さで最終モデルを決定した。 作成に向けて 部材5は,ほとんど応力が生じないため, 他より細い断面にする 部材1,2を残った紙で補強し,最大荷重を 高める
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