1 標準吊金具の計算事例 5t超え～10ｔ以下用 （補強リブ無しのタイプ） ２０１５年 １月 (社)鋼管杭・鋼矢板技術協会 製品技術委員会 2 1. 検討条件 (1) 吊金具形状・寸法 （材料 ： 引張強度 490 N/mm2 級 ） 200 30 90 22 φ 65 30 150 150 60 15 (2) 鋼管仕様 外径 板厚 長さ L 質量 単位質量 (mm) (mm) (m) (t) (t/m) 検討ケース 1,200 ① 19.0 18.000 9.954 0.553 (3) 計算の対象とした吊り方法 吊り方法 ： 下記の2ケースとした。 吊金具取付位置 ： 杭頭部から 1,000 mmの位置とした。 ケース 2 P P ケース １ （地切り時） P P W 地盤面 W シャックルを、鋼管軸方向の向きにセットし、 引き上げる。 使用するピンの径は、孔径の 90％ とする。 ピンの径 ： 59 mm 「鋼構造架設設計施工指針」記載の 「ピン孔径とピン径との差は 10％を標準とする」 に基づき設定した。 3 (4) 準拠基準 鋼構造架設設計施工指針 【2012年版】 土木学会 (5) 設計荷重 設計荷重は、鋼管質量の他、次の不均等係数（ｉ）を考慮する。 2点吊りの場合 ： (6) 許容応力度 使用材料 引張強度 本体自重の 50 ％ 490 N/mm2 級 2 許容引張応力度 （N/mm ) 許容せん断応力度 部材 230.0 130.0 溶接部 157.5 90.0 90 ％とする。 ※ 溶接部の許容応力度は、母材の ここで、母材の許容応力度は、鋼管が 400材の場合も想定し、400材の値とした。 ※ すみ肉溶接部の許容引張応力度は、許容せん断応力度と同じ値とする。 4 2. 吊り方法 ケース 1 の計算結果 (1) 設計荷重の算出 2P W 1,000 L/2 L/2 L 長さ L 質量 (m) (t) ① 18.000 W 不均等荷重 検討ケース 吊り点数 ｉ （％） 2 50 9.954 W ’ (t) 5.0 設計荷重 P (t) (t) 14.9 P (kN) 3.952 ※ P= 38.73 W・L 4（L－1） (2) 吊金具部材の検討 P 設計荷重 P 作用位置 h 60 60 1) 吊金具の断面性能 22 中立軸 X 200 断面積 A A = 200 × 22 = 4,400 mm2 5 X軸回りの断面2次モーメント（面外） Ix 200 × 22 3 Ix = 12 = 177,467 mm4 X軸回りの断面係数（面外） Zx Ix 177,467 Zx = = ex 11 = 16,133 mm3 2) 発生断面力 P h M （=P・h） S （=P） (kN) (m) (kN・m) (kN) 検討ケース 38.73 ① 0.060 2.32 38.73 3) 応力度照査 曲げ応力度 σ = M Zx ≦ σa せん断応力度 τ = S A ≦ τa σ σa 合成応力度 2 + M S (kN・m) (kN) 2 τ τa ≦ 1.2 曲げ応力度 (N/mm2) せん断応力度 (N/mm2) 検討ケース ① 2.32 発生応力度 許容応力度 38.73 143.8 230.0 合成応力度 総合判定 発生値 0.40 許容値 1.2 判 定 OK OK 判 定 OK 発生応力度 許容応力度 8.8 130.0 判 定 OK 6 (3) 吊金具溶接部の検討 すみ肉溶接部 10.61 21.61 中立軸 X 22 10.61 200 1) すみ肉溶接部の断面性能 脚 長 a＝ 15 mm --- 吊金具本体 のど厚 ｓa＝ 15 ／ √2 ＝ 10.61 mm --- 吊金具本体 A＝ 2 ・ 10.61 ・ 200.0 ＝ 4,244 断面積 mm2 回し溶接部は、「道路橋示方書・同解説 Ⅱ鋼橋編」を参照し、 有効長に含めないこととした。 X軸回りの断面2次モーメント（面外） Ix 200.0 × 10.61 Ix＝ 2 ・ 12 3 2 ＋ 200.0 × 10.61 1,168,785 mm4 = X軸回りの断面係数（面外） Zx Ix 1,168,785 Zx = = ex 21.61 54,085 mm3 = 2) 発生断面力 P h M S (kN) (m) (kN・m) (kN) 検討ケース ① 38.73 0.060 2.32 38.73 3) 応力度照査 曲げによる せん断応力度 τb = M Zx ≦ τa せん断応力度 τ = S A ≦ τa 合成応力度 τb τa 2 + τ τa 2 ≦ 1.0 × 16.31 7 M S (kN・m) (kN) 曲げによるせん断応力度 (N/mm2) せん断応力度 (N/mm2) 検討ケース ① 2.32 発生応力度 許容応力度 38.73 42.9 90.0 合成応力度 総合判定 発生値 0.24 許容値 1.0 判 定 OK OK 判 定 OK 発生応力度 許容応力度 9.1 90.0 判 定 OK 8 3. 吊り方法 ケース 2 の計算結果 P P PP (1) 設計荷重の算出 長さ L 質量 (m) (t) 不均等荷重 検討ケース ① 18.000 吊り点数 ｉ （％） 2 50 9.954 W W ’ (t) 4.977 設計荷重 P (t) (t) 14.931 P (kN) 7.466 73.16 W (2) 吊金具部材の検討 P 60 1) 吊金具の断面性能 中立軸 Y 22 100 100 200 断面積 A A = 22 mm2 × 200 = 4,400 Y軸回りの断面2次モーメント（面外） Iy 22 × 200 3 14,666,667 mm4 Iy = = 12 Y軸回りの断面係数（面外） Zy 14,666,667 Iy Zy = = ey 100 = 146,667 mm3 2) 発生断面力 P h M （=P・h） S （=P） (kN) (m) (kN・m) (kN) 検討ケース ① 73.16 0.060 4.39 73.16 9 3) 応力度照査 曲げ応力度 σ = M Zy ≦ σa せん断応力度 τ = S A ≦ τa 2 σ σa 合成応力度 2 τ τa + 1.2 ≦ 曲げ応力度 (N/mm2) M S (kN・m) (kN) せん断応力度 (N/mm2) 検討ケース 4.39 ① 発生応力度 許容応力度 73.16 29.9 判 定 230.0 発生応力度 許容応力度 OK 16.6 判 定 130.0 OK 合成応力度 総合判定 発生値 許容値 0.03 1.2 判 定 OK OK 4) 板厚照査 板厚は、次式による計算値以上とする。 ピン孔まわりの支圧 ｔ1 = 2・P（d－d1） K2・d・d1 ピンのはしぬけ ｔ2 = P 2・b・τa 応力集中 ｔ3 = 3・P 2・b・σta 定着部の断面応力 ｔ4 = P B・σta sin θ + 6・cos θ・h B b ここに、 P ： 設計荷重 (N) K2 ： 荷重係数 = 28.0 ： 縁端幅 (mm) = 67.5 d ： ピン孔の径 (mm) = 65.0 d1 ： ピンの径 (mm) b SS400：20.6 、 SM490：28.0 = 59.0 ： せん断許容応力度 (N/mm ) = 130.0 σta ： 軸方向許容引張応力度 (N/mm2) = 230.0 τa ピン孔径とピンとの差は標準の10%とした 2 B ： 底部幅 (mm) = 200.0 ｈ ： ピン孔中心と底部との距離 (mm) = 60.0 θ ： 作用力と底部となす角度 (度) = 0.0 P t1 t2 t3 t4 (kN) (mm) (mm) (mm) (mm) P h B 板厚照査 検討ケース ① 73.16 8.2 4.2 7.1 板 厚 2.9 22.0 判 定 OK 10 (3) 吊金具溶接部の検討 すみ肉溶接部 10.61 22 22 10.61 中立軸 Y 100 100 200 1) すみ肉溶接部の断面性能 脚 長 a＝ 15 mm --- 吊金具本体 のど厚 ｓa＝ 15 ／ √2 ＝ 10.61 mm --- 吊金具本体 A＝ 2 ・ 10.61 ・ 200.0 ＝ 4,244 断面積 mm 2 回し溶接部は、「道路橋示方書・同解説 Ⅱ鋼橋編」を参照し、 有効長に含めないこととした。 Y軸回りの断面2次モーメント（面外） Iy 10.61 × 200.0 Iy＝ 2 ・ 12 Y軸回りの断面係数（面外） Zy Iy 14,146,667 Zy = = ey 100 3 14,146,667 mm4 = 141,467 mm3 = 2) 発生断面力 P h M S (kN) (m) (kN・m) (kN) 検討ケース ① 73.16 0.060 4.39 73.16 3) 応力度照査 曲げによる せん断応力度 τb = M Zy ≦ τa せん断応力度 τ = S A ≦ τa 合成応力度 τb τa 2 + τ τa 2 ≦ 1.0 11 M S (kN・m) (kN) 曲げによるせん断応力度 (N/mm2) せん断応力度 (N/mm2) 検討ケース ① 4.39 発生応力度 許容応力度 73.16 31.0 90.0 判 定 OK 発生応力度 許容応力度 17.2 90.0 判 定 OK 合成応力度 総合判定 発生値 0.16 許容値 1.0 判 定 OK OK （ 以 上 ）
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