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許容せん断応力とは部材が許容できるせん断応力の値です。よって、部材に生じるせん断応力τが部材の許容せん断応力fsより小さくなるよう設計します。また、許容せん断応力は、木、コンクリート、鋼などの材料や部材の種類などで変わります。今回は、許容せん断応力の意味、一覧、求め方、コンクリート、ボルトの許容せん断応力の表について説明します。許容せん断応力の意味は下記も参考になります。
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許容せん断応力とは部材が許容できるせん断応力の値です。よって、部材に生じるせん断応力τが、部材の許容せん断応力fsより小さくなるよう設計します。このとき
・せん断応力τ < 許容せん断応力fs
であれば、部材に生じるせん断応力が取り除かれたとき、せん断応力による変形も0となり、元の状態(せん断応力が作用する前の状態)に戻ります。なお、許容せん断応力は材料の種類(木、コンクリート、鋼)、部材の種類等で変わります。許容せん断応力の詳細は下記も参考になります。
許容せん断応力の一覧と求め方を下記に示します。なお、Fsは基準強度です。
※木の許容せん断応力
※鋼の許容せん断応力
※溶接部の許容せん断応力
コンクリートの許容せん断応力を下表に示します。下表より、コンクリートの許容せん断応力は、コンクリートの許容圧縮応力の1/10程度の値だとわかります。要するに、コンクリートはせん断応力に弱い材料です。
長期 | 短期 | |||||
圧縮 | 引張 | せん断 | 圧縮 | 引張 | せん断 | |
普通コンクリート | 1/3Fc | - | 1/30Fcかつ(0.49+1/100Fc)以下 | 長期に対する値の2倍 | - | 長期に対する値の1.5倍 |
なお、コンクリートの許容応力度には引張の値は規定されません。実際には、コンクリートも引張力に抵抗できます。とはいえ圧縮に比べると、ほとんど期待できるような耐力は無いです(圧縮の1/10の値)。
許容せん断応力(許容せん断応力度)は、Fc/30と(0.49+Fc/100)を計算して「小さい値」を最小します。実際に計算しましょう。Fc=24N/m㎡とします。
・Fc/30=24/30=0.8
・0.49+Fc/100=0.49+30/100=0.79
よって、許容せん断応力は0.79以下とします。また、軽量コンクリートの場合、上表より、さらに小さな値になります。ボルト(F8T、F10T)の許容せん断応力を下表に示します。
高力ボルトの鋼種 | ボルトの呼び | ボルト軸断面積(mm2) | ボルト有効断面積(mm2) | 許容せん断力 |
1面摩擦 | ||||
F8T | M12 | 113 | 84.3 | 13.6 |
M16 | 201 | 157 | 24.1 | |
M20 | 314 | 245 | 37.7 | |
M22 | 380 | 303 | 45.6 | |
M24 | 452 | 353 | 54.2 | |
M27 | 572 | 459 | 68.6 | |
M30 | 707 | 561 | 84.8 | |
F10T | M12 | 113 | 84.3 | 17.0 |
M16 | 201 | 157 | 30.2 | |
M20 | 314 | 245 | 47.1 | |
M22 | 380 | 303 | 57.0 | |
M24 | 452 | 353 | 67.9 | |
M27 | 572 | 459 | 85.9 | |
M30 | 707 | 561 | 106 |
下表は材質4Tの中ボルトの許容せん断応力の表です。
呼称 | ボルト軸断面積(mm2) | 許容せん断力(kN) |
1面摩擦 | ||
M12 | 113 | 7.9 |
M16 | 201 | 14.1 |
M20 | 314 | 22.0 |
M22 | 380 | 26.6 |
M24 | 452 | 31.7 |
コンクリートの許容せん断応力度の詳細は下記もご覧ください。
コンクリートの許容応力度は?1分でわかる値、計算、短期と長期の値の違い
今回は、許容せん断応力について説明しました。許容せん断応力とは、部材が許容できるせん断応力です。よって、部材に生じるせん断応力が許容せん断応力未満であれば、部材はせん断力に対して問題ないといえます。許容せん断応力の詳細は下記も勉強しましょう。
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