引張材の有効断面積の算定
この記事の要点
引張ブレースにアングル材やチャンネル材を用いると偏心が生じるため、全断面積ではなく有効断面積で断面算定を行う。
有効断面積は全断面積から、ボルト孔の欠損分と突出脚の無効部分（ボルト本数に応じた長さ）の断面積を差し引いた値である。
概算では突出脚を1/2とした有効断面積を用いる。ボルト3本以上の方が有効断面積を大きく確保でき設計上有利である。
【管理人おすすめ！】セットで3割もお得！約1,100語の用語集＋476点の図解集セット⇒ 建築構造がわかる基礎用語集＆図解集セット
鉄骨造ではラーメン構造の他に、ブレース構造と呼ばれる構造形式が採用される場合があります。ブレース構造は、柱と梁にかけた斜め部材のことです。ラーメン構造が地震力を曲げモーメントで伝達するのに対して、ブレース構造は軸力伝達できるため、部材断面が小さくて済むメリットがあります。
また、圧縮材と違って座屈することもありませんから、引張強度もＦ値そのままとることができて、ｆｔ＝235N/m㎡となります。そのため、ブレース材は比較的小さい部材が多く、例えばアングル材とか、チャンネル材が用いられます。
このとき、ガセットプレートと引張材の断面を描くとこのようになります。
すると、ブレース芯と、本体に溶接して取り付けているガセット芯がずれていることが分かります。ブレース芯に作用している軸力は本体へ伝達する必要があるため、軸力はガセット芯を通ります。
本来なら、これを偏心引っ張り材として曲げ応力を考慮した計算をすれば済むのですが、毎回、この計算をするのは実務的にも煩雑です。
そこで、引張材が偏心している場合、引張材の断面積を部分的に無視するという断面算定の方法が一般的です。この断面積を「有効断面積」と言います。つまり、全断面が有効ではなく、部分的に断面が有効と言いたいのです。
さて、鋼構造基準では有効断面積は突出脚の1/2で良いとされています。これに、ボルト径分の断面積を引いた値が有効断面積です。
接合部指針では、突出脚の無効部分の長さをボルト本数によって決めています。傾向としては、ボルトを多く打った方が、無効部分の長さが短くなるため、ボルト本数を多くした方が、得と言えます。
よって、ボルトの検討でボルト自体は２本で済む場合でも突出脚の長さを多くして有効断面積を稼ぐために、最低でも３本は打っておきたいですね。ボルト本数が３本で突出脚の長さが1/2。４、５本になると、1/3、1/4と減じる長さが少なくなってきます。
手計算でざっくりと概算するときは、とりあえず突出脚を1/2した値を有効断面積としておきましょう。
混同しやすい用語
有効断面積 vs 全断面積（毛断面積）
全断面積（毛断面積）はボルト孔や突出脚の控除を行わない断面積の合計値。有効断面積はボルト孔欠損と突出脚の無効部分を差し引いた値で、引張材の断面算定では必ず有効断面積を用いる。突出脚1/2概算はボルト3本以上を想定した簡便法である。
【管理人おすすめ！】セットで3割もお得！約1,100語の用語集＋476点の図解集セット⇒ 建築構造がわかる基礎用語集＆図解集セット
この記事の内容を○×クイズで確認する
この記事で学んだ内容は、無料の○×問題集でも確認できます。
意味を読んで終わりにせず、実際に理解できているかチェックしてみましょう。
▼用語の意味知らなくて大丈夫？▼
▼同じカテゴリの記事一覧▼
- 鉄骨ブレースとは？1分でわかる意味、重量鉄骨、特徴、形状、マンサード形
- 水平ブレースとは？1分でわかる意味、役割、剛床との関係、位置
- 引張ブレースとは？1分でわかる意味、特徴、計算、ブレース構造のデメリットは？
- 座屈拘束ブレースってなに？１分でわかる座屈拘束ブレースの意味と特徴
- ブレースが降伏するせん断力
- 断面積と有効断面積ってなに？ブレースの断面算定
- ターンバックルとは？1分でわかる意味、目的、ブレース、使い方、JIS
- 引張材の断面算定
- 鉄筋筋交いとは？壁倍率は？
▼カテゴリ一覧▼
- 鋼構造ってなに？(まずは、鋼構造ってなに？よく分かる鋼構造と鉄骨構造、構造力学との関係から)
- 鋼構造の用語を学ぶ(まずは、鋼構造の基礎用語から)
- 鋼材の種類と規格、性質(まずは、SS，SN，SM材とは？から)
- 許容応力度計算を学ぶ(まずは、接合部に関する許容応力度設計についてから)
- 二次部材の設計を学ぶ(まずは、胴縁とは？から)
- 引張材の設計を学ぶ(まずは、引張材の断面算定から)<
- 圧縮材の設計を学ぶ(まずは、座屈現象についてから)
- 高力ボルト接合(まずは、接合部と接合方法についてから)
- 溶接を学ぶ(まずは、溶接の種類と、隅肉溶接、突き合わせ溶接の特徴から)
- 接合部を学ぶ(まずは、ダイアフラムはなぜ必要か？覚えるべきたったの３つの種類と特徴から)
- 柱脚を学ぶ(まずは、柱脚の種類から)
▼他の勉強がしたい方はこちら▼
わかる1級建築士の計算問題解説書
わかる2級建築士の計算問題解説書！
【30%OFF】一級建築士対策も◎！構造がわかるお得な用語集
更新情報
- 当サイトでは、ほぼ毎日、記事更新・追加を行っております。
- 更新情報として、先月分の新着記事を一覧表示しております。下記をご確認ください。
- 新着記事一覧
プロフィール
- 略歴▼
- 名前 ハナダユキヒロ/MITUME lab代表.
- 2010年 弊サイトを開設
- 2010～2017年 国立大学大学院修了
- 2017年12月に当HPが書籍化。
- 「わかる構造力学」
- 2022年4月に「わかる構造力学」の改訂版出版。
- 「わかる構造力学(改訂版)」
- 10数年以上、建築の学問、研究、構造設計の実務に携わった経験を元に、未経験の方、建築関係の学生、社会人の方に向けて
- 「構造力学、構造計算、鋼構造、鉄筋コンクリート造、基礎構造、土質力学、水理学、材料力学、数学の基礎」を分かりやすくお伝えします。
- 当サイトの目的▼
- 建築学生が学ぶ「構造力学」の目的
- とりあえず10記事▼
- 初めましての方に10記事用意しました
- おすすめ書籍紹介▼
- ハナダユキヒロが建築関連書籍の良書を選びました
建築の本、紹介します。▼
同じカテゴリの記事一覧
- HOME > 鋼構造の基礎 > 引張材の有効断面積の算定
- 1級の過去問(計算)解説
- わかる建築構造の用語集・図解集
- 1頁10円！PDF版の学習記事
試験での問われ方｜管理人の一言
実務の設計では「ボルト2本で力学的には足りても、突出脚の有効断面積を稼ぐために最低3本打つ」という判断が多くあります。ボルト本数を増やすことが断面効率アップに直結しますので、ぜひ覚えておきましょう。