鋼管ポール強度計算（PDF）

モニュメント柱構造計算
平成25年4月
○○株式会社
1.検討条件
(1) 支持物および安全率
支持物：鋼管柱 SUS Φ267.4
地上高　6.98 m
根入れ 0.00 m
1.0 以上
安全率(本体)：
(2) 基準風速と風力係数
建設地：熊本県
水俣市
基準風速： Vo=34.0m/s　(地表面粗度区分：Ⅲ)
Ⅰ：都市計画区域外で平坦で障害
物がない区域
Ⅱ：都市計画区域外でⅠ以外の区
域、または都市計画区域内で海岸
線までの距離と高さに応じた部分
Ⅲ：Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ区分以外の部分
Ⅳ：都市計画区域内で都市化が極
めて著しい区域
(地表面粗度区分)
風力係数： Cf
）ｍ
（さ31
高
の
物13
築
建
都市計画区域の場合
Ⅱ
Ⅲ
200
500
海岸線からの距離（ｍ）
鋼管柱
0.90 kz
避雷針
0.90 kz
丸型アンテナ
1.20 kz (取り付け金具含む)
箱型アンテナ
1.40 kz (取り付け金具含む)
給電線およびケーブル類
0.90 kz
装柱物
1.60 kz
(3) 地震時の地域係数と地盤種別
地域係数： 0.9
標準せん断力係数： 0.3
地盤種別：第2種(普通)
(4) 地表面租度区分と係数
風は常に一
定の強さで吹いているわけではなく、強
弱がある。そこで、風を受けて建築物が
揺れた場合、どの位の力が働くかを計算
するために考えられた係数
Gf:ガスト影響係数　：　1
2. 風荷重の算定
段付直管データ
断面2
断面積断面係
次ﾓｰﾒ
A
数Z
ﾝﾄＩ
（cm2）（cm3）（cm4）
高さ
節長
口径
厚さ
単位重量
節重量
(m)
(m)
(mm)
（mm)
（N/m）
（kN）
1 １節
6.978
1.245
114.3
3.0
80.8
0.101
10.49
28.4
163
2 ２節
5.733
1.245
114.3
3.0
80.8
0.101
10.49
28.4
163
3 ３節
4.488
1.296
114.3
3.0
80.8
0.105
10.49
28.4
163
4 ４節
3.192
1.596
267.4
5.5
348.6
0.556
45.25
290.3
3882
5 ５節
1.596
1.596
267.4
5.5
348.6
0.556
45.25
290.3
3882
地際
0.000
分割
267.4
1.419
検討位置
検討断面
高さ
（ｍ）
1
位置１
0.000
1
断面2
3.192
0
断面3
0
断面4
2
6.978
1節
5.733
２節
4.488
３節
3.192
４節
1.596
５節
0.000
0
.0
0
さ深
れ入
根
2-1.地際
(1)速度圧の算定
基準風速
速度圧
Vo： 34.0 (m/s)
q=
0.6 ・ E ・ Vo
地表面粗度区分： Ⅲ
2
地上高さ H： 6.98 (m)
= 0.947 (kN/m2)
ここで、 ZG = 450
α = 0.20
Er = 1.7 ( H / ZG )
α
Gf = 2.500
= 0.739
2
= 1.365
E = Er ・ Gf
(2)支持物の風荷重の算定
作用高
風力
係数
(m)
h (m)
Cf
kz
A (m2)
Q (kN)
1節
1.245
6.978
0.90
1.00
0.142
0.121
0.844
2節
1.245
5.733
0.90
0.92
0.142
0.111
0.636
3節
1.296
4.488
0.90
0.88
0.148
0.111
0.498
4節
1.596
3.192
0.90
0.88
0.427
0.320
1.021
5節
1.596
1.596
0.90
0.88
0.427
0.320
0.511
0.98
3.51
鋼管柱
SUS Φ267.4
地際モーメント
節長
計
受風面積風荷重
6.978
M (kN･m)
(3)給電線の風荷重の算定
給
電
-
-
-
計
線
節長
作用高
風力
係数
(m)
h (m)
Cf
kz
A (m2)
Q (kN)
受風面積風荷重
地際モーメント
M (kN･m)
1節
-
6.978
0.00
1.00
0.000
0.000
-
2節
-
5.733
0.00
0.92
0.000
0.000
-
3節
-
4.488
0.00
0.88
0.000
0.000
-
4節
-
3.192
0.00
0.88
0.000
0.000
-
5節
-
1.596
0.00
0.88
0.000
0.000
-
1節
-
6.978
0.00
1.00
0.000
0.000
-
2節
-
5.733
0.00
0.92
0.000
0.000
-
3節
-
4.488
0.00
0.88
0.000
0.000
-
4節
-
3.192
0.00
0.88
0.000
0.000
-
5節
-
1.596
0.00
0.88
0.000
0.000
-
1節
-
6.978
0.00
1.00
0.000
0.000
-
2節
-
5.733
0.00
0.92
0.000
0.000
-
3節
-
4.488
0.00
0.88
0.000
0.000
-
4節
-
3.192
0.00
0.88
0.000
0.000
-
5節
-
1.596
0.00
0.88
0.000
0.000
-
-
-
(4)搭載機器の風荷重の算定
搭
載
機
器
SUSΦ76.4
地際モーメント
作用高
風力
係数
h (m)
Cf
kz
A (m2)
Q (kN)
4.488
0.90
0.88
0.005
0.004
0.018
0.000
受風面積風荷重
M (kN･m)
SUSΦ114.3
0.1143×3.200
3.192
0.90
0.88
0.366
0.275
0.878
ターンバックルΦ9
0.009×3.560
5.090
0.90
0.88
0.064
0.048
0.244
ターンバックルΦ9
0.009×3.270
5.090
0.90
0.88
0.058
0.044
0.224
ターンバックルΦ9
0.009×2.110
5.730
0.90
0.92
0.076
0.060
0.344
平角材 t=6
0.04×3.730
5.090
1.60
0.88
0.596
0.795
4.047
平角材 t=6
0.04×2.650
5.090
1.60
0.88
0.424
0.565
2.876
0
0.000
0.000
0.00
0.88
0.000
0.000
-
0
0.000
0.000
0.00
0.88
0.000
0.000
-
0
0.000
0.000
0.00
0.88
0.000
0.000
-
0
0.000
0.000
0.00
0.88
0.000
0.000
-
0
0.000
0.000
0.00
0.88
0.000
0.000
-
0
0.000
0.000
0.00
0.88
0.000
0.000
-
0
0.000
0.000
0.00
0.88
0.000
0.000
-
0
0.000
0.000
0.00
0.88
0.000
0.000
-
通信線 1
0
0.000
-
-
-
0.000
-
通信線 2
0
0.000
-
-
-
0.000
-
電源線 1
0
0.000
-
-
-
0.000
-
電源線 2
0
0.000
-
-
-
0.000
-
1.79
8.63
計
52.
0
(5)風荷重の集計
支持物
風荷重
地際モーメント
Q (kN)
M (kN･m)
0.98
給電線
-
搭載機器
1.79
8.63
計
2.77
12.14
全水平力
Q=
2.77
全地際モーメント
M=
12.14
頂部集中換算荷重
P=
89.
6
=H
3.51
-
M
H-0.25
M
(kN)
(kN･m)
=
1.80
P
(kN)
00.
0
0.00
2-2.
3.192 ｍ
地上　(1)速度圧の算定
基準風速
速度圧
Vo： 34.0 (m/s)
q=
0.6 ・ E ・ Vo
地表面粗度区分： Ⅲ
2
地上高さ H： 6.98 (m)
2
= 0.947 (kN/m )
ここで、 ZG = 450
α = 0.20
Er = 1.7 ( H / ZG )
α
Gf = 2.500
= 0.739
2
= 1.365
E = Er ・ Gf
(2)支持物の風荷重の算定
節長
作用高
風力
係数
(m)
h (m)
Cf
kz
A (m2)
Q (kN)
1節
1.245
3.786
0.90
1.00
0.142
0.121
0.458
2節
1.245
2.541
0.90
0.92
0.142
0.111
0.282
3節
1.296
1.296
0.90
0.88
0.148
0.111
0.144
4節
0.000
0.000
0.90
0.88
0.000
0.000
-
5節
0.000
0.000
0.90
0.88
0.000
0.000
-
0.34
0.88
鋼管柱
SUS Φ267.4
計
受風面積風荷重
3.786
モーメント
M (kN･m)
(3)給電線の風荷重の算定
給
電
-
-
-
計
節長
作用高
風力
係数
(m)
h (m)
Cf
kz
A (m2)
Q (kN)
1節
1.245
3.786
0.00
1.00
0.000
0.000
-
2節
1.245
2.541
0.00
0.92
0.000
0.000
-
3節
1.296
1.296
0.00
0.88
0.000
0.000
-
4節
0.000
0.000
0.00
0.88
0.000
0.000
-
5節
0.000
0.000
0.00
0.88
0.000
0.000
-
1節
1.245
3.786
0.00
1.00
0.000
0.000
-
2節
1.245
2.541
0.00
0.92
0.000
0.000
-
3節
1.296
1.296
0.00
0.88
0.000
0.000
-
4節
0.000
0.000
0.00
0.88
0.000
0.000
-
5節
0.000
0.000
0.00
0.88
0.000
0.000
-
1節
1.245
3.786
0.00
1.00
0.000
0.000
-
2節
1.245
2.541
0.00
0.92
0.000
0.000
-
3節
1.296
1.296
0.00
0.88
0.000
0.000
-
4節
0.000
0.000
0.00
0.88
0.000
0.000
-
5節
0.000
0.000
0.00
0.88
0.000
0.000
-
-
-
線
受風面積風荷重
モーメント
M (kN･m)
(4)搭載機器の風荷重の算定
搭
載
機
器
作用高
風力
係数
h (m)
Cf
kz
A (m2)
Q (kN)
1.296
0.90
0.88
0.005
0.004
0.005
0.000
SUSΦ76.4
受風面積風荷重
モーメント
M (kN･m)
SUSΦ114.3
0.1143×3.200
0.000
0.90
0.88
0.000
0.000
-
ターンバックルΦ9
0.009×3.560
1.898
0.90
0.88
0.064
0.048
0.091
ターンバックルΦ9
0.009×3.270
1.898
0.90
0.88
0.058
0.044
0.084
ターンバックルΦ9
0.009×2.110
2.538
0.90
0.92
0.076
0.060
0.152
平角材 t=6
0.04×3.730
1.898
1.60
0.88
0.596
0.795
1.509
平角材 t=6
0.04×2.650
1.898
1.60
0.88
0.424
0.565
1.072
0
0.000
0.000
0.00
0.88
0.000
0.000
-
0
0.000
0.000
0.00
0.88
0.000
0.000
-
0
0.000
0.000
0.00
0.88
0.000
0.000
-
0
0.000
0.000
0.00
0.88
0.000
0.000
-
0
0.000
0.000
0.00
0.88
0.000
0.000
-
0
0.000
0.000
0.00
0.88
0.000
0.000
-
0
0.000
0.000
0.00
0.88
0.000
0.000
-
0
0.000
0.000
0.00
0.88
0.000
0.000
-
通信線 1
0
0.000
-
-
-
0.000
-
通信線 2
0
0.000
-
-
-
0.000
-
電源線 1
0
0.000
-
-
-
0.000
-
電源線 2
0
0.000
-
-
-
0.000
-
1.52
2.91
計
52.
0
(4)風荷重の集計
支持物
風荷重
モーメント
Q (kN)
M (kN･m)
0.34
給電線
6
8
.7
3
1.52
2.91
計
1.86
3.79
全水平力
Q=
1.86
(kN)
全地際モーメント
M=
3.79
(kN･m)
P=
M
-
搭載機器
頂部集中換算荷重
H
0.88
-
P
M
H-0.25
=
1.07
2
9
1.
3
(kN)
00.
0
0.00
3.地震荷重の算定
3-1.地際
(1)節間重量の算定
支持物および搭載機器
鋼管柱
SUS Φ267.4
作
用
高
6.978
節　間　重　量　(kN)
1節
6.98
-
2節
5.73 5.73
0.101
-
4.49 4.49
0.101
4.488
SUSΦ114.3
3.192
ターンバックルΦ9
5.090
0.024
ターンバックルΦ9
5.090
0.022
ターンバックルΦ9
5.730
0.027
平角材 t=6
5.090
0.274
平角材 t=6
5.090
0.196
0.000
0
0.000
0
0.000
0
0.000
0
0.000
0
0.000
0
0.000
0
-
4節
3.19 3.19
0.105
-
5節
1.60 1.60
0.556
-
0.00
0.556
0.130
SUSΦ76.4
0
3節
0.300
0.000
給電線 1
0.000
給電線 2
0.000
給電線 3
0.000
小計
計 (W)
0.101
0.644
0.235
2.392
0.856
0.556
(2)地震荷重の算定(建築基準法施行令第88条による)
層せん断力
Qi = Ci ･ W
(kN)
層せん断力係数
Ci = Z ･ Rt ･ Ai ･ Co
0.9
ここで　Z ：地域係数
1
Rt ：振動特性係数
(鋼管柱の一次固有周期)
T = 0.03H =
0.21 (sec)
(地盤係数(第2種))
Tc =
0.60
(sec)
(T＜Tc)
Ai ：層せん断力分布係数


1
2T
− αi  ⋅

1
+
3T
αi

Ai = 1 + 


Co ：標準せん断力係数
節
0.3
節長節間重量節上重量重量比分布係数層せん断力層せん断力地震荷重モーメント
Qi (kN)
Q (kN)
M (kN･m)
0.606
0.061
0.061
0.076
1.381
0.373
0.278
0.217
0.422
0.410
1.296
0.350
0.343
0.065
0.867
1.836
0.768
1.096
0.296
0.543
0.200
1.734
0.556
2.392
1.000
1.000
0.270
0.646
0.103
2.765
高さ
張力
モーメント
h (m)
Q (kN)
M (kN･m)
通信線 1
0.00
0.000
-
地際モーメント
水平力
通信線 2
0.00
0.000
-
M (kN･m)
Q (kN)
電源線 1
0.00
0.000
-
地震荷重による
電源線 2
0.00
0.000
-
張力による
0.000
-
計
h (m)
Wi (kN)
W (kN)
αi
Ai
係数　Ci
1
1.25
0.101
0.101
0.042
2.243
2
1.25
0.644
0.745
0.311
3
1.30
0.235
0.980
4
1.60
0.856
5
1.60
引　込　線
計
全水平力
Q=
0.65 (kN)
全地際モーメント
M=
2.77 (kN･m)
頂部集中換算荷重
P=
0.41 (kN)
2.765
2.77
0.646
0.65
(3)地震荷重の算定(平成12年建設省告示第1449号)
モーメント
Mi = 0.4 ･ h ･ Csi ･ W
せん断力
Qi = Csi ･ W
(kN･m)
ここで　Csi = 0.3 ･ Z ･ ( 1 - hi / H )
0.9
Z ：地域係数
高さ
重量計
Csi
h (m)
W (kN)
1
6.98
2.392
0.000
2
5.73
2.392
3
4.49
4
せん断力
地震荷重
モーメント
Qi (kN)
Q (kN)
Mi (kN･m)
0.000
0.000
-
0.048
0.115
0.115
0.320
2.392
0.096
0.230
0.115
0.641
3.19
2.392
0.146
0.349
0.119
0.975
5
1.60
2.392
0.208
0.498
0.149
1.389
CL
0.00
2.392
0.270
0.646
0.148
1.803
節
高さ
張力
モーメント
h (m)
Q (kN)
M (kN･m)
通信線1
0.00
0.000
-
地際モーメント
水平力
通信線2
0.00
0.000
-
M (kN･m)
Q (kN)
電源線1
0.00
0.000
-
地震荷重による
電源線2
0.00
0.000
-
張力による
0.000
-
計
引　込　線
計
全水平力
Q=
0.65 (kN)
全地際モーメント
M=
1.80 (kN･m)
頂部集中換算荷重
P=
0.27 (kN)
1.803
1.80
0.646
0.65
3-2. 地上
3.192 m
(1)節間重量の算定
支持物および搭載機器
鋼管柱
作
用
高
SUS Φ267.4 3.192
節　間　重　量　(kN)
1節
6.98
-
2節
5.73 5.73
0.101
-
4.49 4.49
0.101
SUSΦ76.4
4.488
SUSΦ114.3
3.192
ターンバックルΦ9
5.090
0.024
ターンバックルΦ9
5.090
0.022
ターンバックルΦ9
5.730
0.027
平角材 t=6
5.090
0.274
平角材 t=6
5.090
0.196
0
0.000
0
0.000
0
0.000
0
0.000
0
0.000
0
0.000
0
0.000
0
0.000
給電線 1
0
0.000
給電線 2
0
0.000
給電線 3
0
0.000
小計
計 (W)
3節
-
3.19 3.19
0.105
0.130
0.101
0.644
4節
0.235
0.980
-
5節
1.60 1.60
-
0.00
(2)地震荷重の算定(建築基準法施行令第88条による)
層せん断力
Qi = Ci ･ W
(kN)
層せん断力係数
Ci = Z ･ Rt ･ Ai ･ Co
0.9
ここで　Z ：地域係数
1
Rt ：振動特性係数
(鋼管柱の一次固有周期)
T = 0.03H =
0.21 (sec)
(地盤係数(第2種))
Tc =
0.60
(sec)
(T＜Tc)
Ai ：層せん断力分布係数


1
2T
− αi  ⋅

1
+
3T
αi

Ai = 1 + 


Co ：標準せん断力係数
節
0.3
節長節間重量節上重量重量比分布係数層せん断力層せん断力地震荷重モーメント
h (m)
Wi (kN)
W (kN)
αi
Ai
係数　Ci
1
1.25
0.101
0.101
0.103
1.774
2
1.25
0.644
0.745
0.760
3
1.30
0.235
0.980
4
0.00
5
0.00
Qi (kN)
Q (kN)
M (kN･m)
0.479
0.048
0.048
0.060
1.099
0.297
0.221
0.173
0.335
1.000
1.000
0.270
0.265
0.044
0.678
0.980
1.000
1.000
0.270
0.265
0.000
0.678
0.980
1.000
1.000
0.270
0.265
0.000
0.678
高さ
張力
モーメント
h (m)
Q (kN)
M (kN･m)
通信線 1
0.00
0.000
-
モーメント
水平力
通信線 2
0.00
0.000
-
M (kN･m)
Q (kN)
電源線 1
0.00
0.000
-
地震荷重による
電源線 2
0.00
0.000
-
張力による
0.000
-
計
引　込　線
計
全水平力
Q=
0.27 (kN)
全地際モーメント
M=
0.68 (kN･m)
頂部集中換算荷重
P=
0.10 (kN)
0.678
0.68
0.265
0.27
(3)地震荷重の算定(平成12年建設省告示第1449号)
モーメント
Mi = 0.4 ･ h ･ Csi ･ W
せん断力
Qi = Csi ･ W
(kN･m)
ここで　Csi = 0.3 ･ Z ･ ( 1 - hi / H )
0.9
Z ：地域係数
高さ
重量計
せん断力
地震荷重
モーメント
h (m)
W (kN)
Qi (kN)
Q (kN)
Mi (kN･m)
1
3.79
0.980
0.000
0.000
0.000
-
2
2.54
0.980
0.048
0.047
0.047
0.071
3
1.30
0.980
0.096
0.094
0.047
0.142
4
0.00
0.980
0.146
0.143
0.049
0.217
5
0.00
0.980
0.208
0.204
0.061
0.309
CL
0.00
0.980
0.270
0.265
0.061
0.401
節
Csi
高さ
張力
モーメント
h (m)
Q (kN)
M (kN･m)
通信線1
0.00
0.000
-
地際モーメント
水平力
通信線2
0.00
0.000
-
M (kN･m)
Q (kN)
電源線1
0.00
0.000
-
地震荷重による
電源線2
0.00
0.000
-
張力による
0.000
-
計
引　込　線
計
全水平力
Q=
0.27 (kN)
全地際モーメント
M=
0.40 (kN･m)
頂部集中換算荷重
P=
0.06 (kN)
0.401
0.40
0.265
0.27
4.支持物の検討
4-1.　地際
(1)風荷重・地震荷重のまとめ
水平力
作　用　荷　重
風
荷
鉛直力地際モーメント
頂部集中換算荷重
(kN)
(kN)
(kN･m)
(kN)
最大
○
重
2.77
2.39
12.14
1.80
地震荷重(施行令88条)
0.65
2.39
2.77
0.41
地震荷重(告示1449号)
0.65
2.39
1.80
0.27
(2)支持物検討
(
鋼管柱
ひび割れ試験荷重
頂部集中換算荷重
76
=
13.84
≧
1.00
・・・
OK
N×10³
A×10²
12.14 ×10⁶
163 ×10³
=
鋼管柱
24.92
1.80
=
(ａ) 引張応力度の照査
⁶ +
σ = M×10
Z×10³
=
)
+
≦ σa =
2.39 ×10³
24.92 ×10²
210 (N/㎜²)
OK
120 (N/㎜²)
OK
(ｂ) せん断応力度の照査
τ=
=
=
S×10³
A×10²
2.77 ×10³
24.92 ×10²
1.0
≦ τa =
3.192 ｍ
4-2.　地上
(1)風荷重・地震荷重のまとめ
作　用　荷　重
風
荷
重
地震荷重(施行令88条)
地震荷重(告示1449号)
(2)支持物検討
(
鋼管柱
水平力
(kN)
1.86
0.27
0.27
)
鉛直力
(kN)
0.98
0.98
0.98
モーメント
(kN･m)
3.79
0.68
0.40
鋼管柱
ひび割れ試験荷重
24.92
=
=
13.84
頂部集中換算荷重
1.80
(ａ) 引張応力度の照査
⁶ + N×10³
σ = M×10
Z×10³
A×10²
3.79 ×10⁶
0.98 ×10³
=
+
28 ×10³
10.49 ×10²
=
134
≦ σa =
210 (N/㎜²)
OK
120 (N/㎜²)
OK
(ｂ) せん断応力度の照査
S×10³
A×10²
1.86 ×10³
=
10.49 ×10²
2.0 ≦ τa =
=
頂部集中換算荷重
(kN)
最大
1.07
○
0.10
0.06
τ=
≧
1.00
・・・
OK

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