過去のHP記事再現（114)タワーの構造計算(36)断面計算と安全検証(12)タワーユニットの溶接部(2)溶接長とのど厚算定と溶接耐力関連

　前回示しました図面から　


　溶接長ｌ＝40㎜
　のど厚ａ＝2㎜
についての求め方です。

○　のど厚（a）
　　のど厚の基礎知識と、溶接サイズとの関係
　　http://kentiku-kouzou.jp/koukouzou-nodoatutisiki.html
　　を参照してください。
　　　＞のど厚(a)＝サイズ(S)×0.70

　　とあるように（設計）溶接サイズ(S)からのど厚を求めるのですが、これは直角二等辺三角形の公式から、
　　のど厚(a)＝サイズ(S)×√2／2＝サイズ(S)×0.70
　　として求めています。

　　つまり、のど厚は、実際の溶接サイズ(S’)のことではありません。
　　ここでは、各ユニットのブレースに使用するパイプの太さに応じて、設計サイズ(S)を次のような長さとしています。

　　＃1ブレース　口径Ｄ＝21.7㎜×厚さｔ＝2㎜　鋼管；　設計サイズ(S)＝3㎜

　　＃2ブレース　口径Ｄ＝32.0㎜×厚さｔ＝2.4㎜　鋼管；設計サイズ(S)＝4.4㎜

　　＃3ブレース　口径Ｄ＝42.2㎜×厚さｔ＝2.4㎜　鋼管；設計サイズ(S)＝4.4㎜

　　※　実際のLusoの規格ではありません。
　　　　分かりやすくするためのここだけの設計値です。※

　　これから、各ユニットののど厚を計算しますと

　　　＃1ブレース　；のど厚（ａ）＝3×√2／2＝2.8≒2㎜
　　　　　　　　　　　　　　　　（㎜単位以下切り捨て）　
　
　　同様に
　　　＃2ブレース　；のど厚（ａ）＝4.4×√2／2≒3㎜
　　　　　　　　　　　　　　　　（㎜単位以下切り捨て）
　　　＃3ブレース　；のど厚（ａ）＝4.4×√2／2≒3㎜
　　　　　　　　　　　　　　　　（㎜単位以下切り捨て）

　　となります。

○　溶接長（ｌ）
　　隅肉溶接においての溶接長は、

溶接部の有効面積とは？
　　https://mikao-investor.com/2020/03/15/effective_area_of_weld/
　　の図を参照してください。
　　そこでの説明があるように
　　＞隅肉溶接では、溶接長さからサイズSの2倍を引いた長さが有効長さとなります。
　　＞なぜSの2倍を引くかというと、隅肉溶接の両端は細くしぼむからです。
　　＞のど厚、長さともに有効と付けるのは、構造的に有効で、施工的に安全を見ているということです。

　　つまり、

　　溶接長（ｌ）＝溶接する長さ（L）－（S）×2　　　
　
　　となります。

　　ここで、ブレースにおいての溶接長さ（L）について

　　Lは、パイプ口径Ｄとは異なります。また、パイプをその円形状のままで溶接していません。パイプの端は溶接しやすいようにつぶして、直線状となるようにします。それによって、主柱と直角に溶接する場合ですと、円周長÷2でその直線の長さとすることができます。
　　ブレースの場合は、主柱に斜めに溶接することになりますから、その角度に応じて、主柱との接する長さが違ってきます。この場合は、三角関数の公式により、ブレースと主柱との角度θには
　　sinθ＝高さ辺／斜辺　ここで、斜辺が主柱と接する部分となるので、溶接長さL＝高さ辺／sinθ　ここで高さ辺とは、先の円周長÷2で求められるパイプ円周長の半分です。
また、パイプ円周長は、パイプ口径Ｄから　Ｄ×πで求まります。
　　∴　溶接する長さ（L)＝Ｄ×π/2

　　∴　溶接長（ｌ）＝Ｄ×π/2－（S）×2　

　　で求めることができます。

　　これから、各ユニットの溶接長(ｌ)を計算しますと
　　　＃1ブレース；溶接長（ｌ）＝（21.7×π／2）／sin47°－3×2＝40.6≒40㎜
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（㎜単位以下切り捨て）　
　
　　同様に
　　　＃2ブレース；溶接長（ｌ）＝（32.0×π／2）／sin54°－4.4×2＝53.3≒53㎜
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（㎜単位以下切り捨て）
　　　＃3ブレース；溶接長（ｌ）＝（42.2×π／2）／sin58°－4.4×2＝69.4≒69㎜
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（㎜単位以下切り捨て）


　　となります。

○　溶接部のサイズの決め方

　　溶接部の脚長とは？サイズとどう違う？脚長の基礎知識
　　http://kentiku-kouzou.jp/koukouzou-yousetukyakutyou.html

　　＞溶接部のサイズは、母材の板厚からを求める
　　＞溶接サイズ＝板厚×0.7
　　＞このとき、板厚とは薄いほうの値です（当たり前ですが、板厚が同じであれば、そのままの値です）。
　　＞また下記の基準などを満足するよう、隅肉溶接のサイズは普通標準図に明記されています（要は、いちいち計算しない。但し構造計算で必要があれば特記する）。
　　　・隅肉溶接サイズは薄い方の母材の厚さ以下とする
　　　・板厚6mm以上の場合、隅肉溶接サイズは4mm以上かつ1.3√t以上
　　　・上記のtとは、厚い方の板厚を示す

　　を参考として、今回の各ブレースの（設計）サイズ(Ｓ)を決めています。

○　有効長についての注意

　　のど厚の基礎知識と、溶接サイズとの関係
　　http://kentiku-kouzou.jp/koukouzou-nodoatutisiki.html

　　＞ところで隅肉溶接は、点溶接（ごく短い部分を溶接すること）を施工しがちですが、「隅肉溶接の有効長さは隅肉サイズの10倍以上かつ40mm以上にすること」と鋼構造規準に明記されています。化粧材は特に、この規定に掛からないと思いますが、構造材は点溶接を必ず避けましょう。

　　とあって、今回一番短い＃1ブレースについても有効長(ｌ)を40㎜としています。

○　溶接部の有効面積
　次に応力を伝えることのできる断面積で、溶接の（有効）のど厚×（有効）長さを溶接部の（有効）面積といいます。
　　溶接長（ｌ）説明で参照した図のとおりです。　

溶接部の有効面積とは？
　　https://mikao-investor.com/2020/03/15/effective_area_of_weld/

　　最終的に必要となる計算は、
　　隅肉溶接の耐力＝のど厚×有効長さ×溶接部の許容せん断応力度 　
　　となっています。

次回にこの式を使用します。