SkyCiv ソフトウェアを使用した冷間成形鋼母屋の設計
スチール母屋とは?
冷間成形鋼母屋 トラスまたは垂木を固定するために設置される縦方向の梁です。. その主な機能は、屋根にかかる外部荷重をトラスの上弦材に伝達することです。. 母屋の設計は、トラスの距離がスパンとして扱われ、その端がジョイントとして扱われるピン接続構造から理想化されています。. 通常、重力と風荷重が母屋に加わり、部材がたわむ原因となります。. 母屋を横から支えるために, サグロッドは個別のポイントに追加されます.
屋根システムでの使用以外にも, 母屋は壁被覆材のガートとしても使用できます. 下の画像は、母屋を適用した典型的な鉄骨フレームを示しています。.
図 1: 典型的な金属製建物のフレーム (AISI 設計ガイド D111-09 から取得)
冷間成形母屋の一般的なタイプ
C および Z セクションは、冷間成形鋼母屋で利用できる最も一般的な形状です。. それらの名前が示すように、, これらの部分はアルファベットの文字に従って曲げられています (図を参照 2). 母屋から 点対称である, また、重なり合うようにフランジがわずかに不均等に製造されている場合もあります。. その間, C母屋 垂直断面係数がわずかに小さい, 傾斜が低い屋根の場合に有利になります。. それぞれの形状にはそれぞれ長所と短所があります; プロジェクトの要件に基づいて適切な母屋を評価するのはエンジニアの責任です.
図 2: 一般的な C 型および Z 型母屋
屋根上に設置した場合, 母屋は通常互いに重なり合っています, セクションに連続性を持たせる. 通常、ラップされた母屋のウェブを通して機械グレードのボルトを使用して接続されます。.
そのデザインに関して言えば、, 荷重は断面図心の法線軸と接線軸に適用されます. したがって, 二軸曲げを主に検査します. 部材に対するねじれの影響は、屋根被覆材によって部分的に横方向およびねじれが拘束されるため、無視されると想定されます。.
他の材料と比較した冷間成形鋼の利点
この記事では、冷間成形鋼の使用に焦点を当てます。 (CFS). このタイプの鋼は薄いゲージのシートから作られており、, 言葉そのものから, プレスや圧延などの冷間加工プロセスによって作られます, 熱間圧延板に比べ耐久性が高い. 木材とは対照的に, 冷間成形鋼はカビや害虫に強いため長寿命です。.
軽いので, CFS は設置が簡単で、屋根システムを取り外したり交換したりするときにリサイクルすることもできます。. 正しく構築および設計されている場合, CFS 構造は極端な環境負荷に耐えることができるため、入手可能な材料の中で最も弾力性のある素材の 1 つとなります。.
SkyCiv 母屋容量計算ツールの使用
とともに SkyCiv母屋耐荷重計算機. 計算は主に AISI からパターン化されています, ASCE, およびAISCコード. 一般的なメーカーの母屋の能力表とは異なります, この計算ツールは、幾何学的および材料特性を考慮してセクションの容量をチェックするための簡略化されたアプローチを示します。, 屋根の構成, と負荷.
この計算機を使用すると、ユーザーは標準およびカスタムの C および Z 母屋を入力できます。. ベイの長さの入力も必要です, それは 母屋スパン, の 母屋の間隔, 屋根の角度, そしてサグロッドの位置, それは中点または 3 番目の点のいずれかにあります. ASD 設計アプローチを適応させた荷重ケースも、解析を完了するために使用されます。.
以下の図は、計算機の出力例を示しています。:
図 3: 母屋容量計算出力
ここでは、母屋のプロパティが、ユーザーが指定した母屋の間隔とともに表示されます。. 最も重要な荷重の組み合わせから計算された支配荷重も表示されます。. 母屋容量は、寸法制限からの利用率の組み合わせによって特徴付けられます。, 結合曲げ応力, せん断応力, とたわみ.
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参考文献:
- 冷間成形鋼製母屋屋根フレーム システムの設計ガイド (AISI 設計ガイド D111-09) . アメリカ鉄鋼協会, 2009.
- 従う, ウィリアム・T. スチールデザイン第6版. センゲージ ラーニング, 2018.
製品開発者
BSc, MEng (民事)
