日経ものづくり 材料力学マンダラ

第１１巻
たわみに強い断面形状は

広島大学大学院教授 沢 俊行


●断面積一定で，梁のたわみを抑える
●たわみ一定で，梁の断面積を減らす
●鋼をアルミにそのまま置き換えたら，たわみは3倍に


　前回の復習を兼ね，今回はまず実践的な問題から始めます。
　図（a）は，たびたび引き合いに出す，土砂崩れを防ぐための鋼製の「矢板（鋼矢板）」。そこに，長さlが10.8mの「腹起こし」と呼ぶ補強材が水平に巻き付けられています。材料は「H」字型の断面を持つ「H型鋼」で，ここに鋼矢板を介して作用する土圧は等分布荷重w（＝3.48×103N/m）と仮定します。さて，問題。この腹起こしの断面が，(1)「H」字型に見えるように取り付ける〔図（b）〕(2)90°回転させ「I」字型に見えるように取り付ける〔図（c）〕─二つのケースでは，どちらの方が梁に作用する曲げ応力は小さくなるか。
　考えていただけたでしょうか。要は，(1)と(2)では断面係数Zが異なり，それによって曲げ応力が違ってくるのです。正解を見ていきましょう。

日経ものづくり 材料力学マンダラ
図●土砂崩れを防ぐ鋼矢板
（a）補強材としてH型鋼を水平に取り付ける。（b）「H」字型に見えるように取り付ける場合と，（c）「I」字型に見えるように取り付ける場合で，補強材に作用する曲げ応力が小さくなるのはどちらか。