鋼橋の桁フランジ添接板の設計について

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お世話になっています。

メタルの橋の桁フランジの添接板ですが、長方形ではなく、端が台形になっています。

添接板の設計の際に母材の照査としてフランジが持つのかどうかを検討しますが、その際にボルト孔が、長方形部分で4列、台形部分で2列だとします。
その母材への作用力に対する照査では、ボルト孔は4列とせずに(4列部分の本数/全体の本数)を乗じて、作用力を減じています。

この方法はある橋団体が発行した計算例に準じているのですが、その団体にきいたところ添接板に応力が流れているからとの回答でした。
そもそも設計の団体ではないとのことなので、更問は控えたのですが、添接板に応力が伝わっているというのであれば、その前の段階の桁の応力度算出の段階で添接板を考慮するべきではないか、と思いました。

その疑問が消化できないので、どなたか教えていただければ幸いです。
よろしくお願いします。

コメント

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その団体の言うことが正しいですよ
貴方が なぜ、その前の段階の桁の応力度算出で添接板を考慮するべきではないかと思ったのか

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そもそもは
①添接板の無い状態で桁の作用応力度を算出している。
②その作用応力度からフランジに作用する作用力を算出している。
③ボルト孔がある状態でも母材(フランジ)が持つのか照査する。
(ボルト孔を控除した断面積でその作用力に耐えるか)
という順序は異論がありません。
ただ、③の際に添接板のボルト本数の分布状態を
断面積に比率を乗じることに違和感があります。
それまで一つの断面で計算してきているのに、
そこからボルト孔列の異なる断面を混ぜこぜにしています。
極端な例を想像すると、長方形の範囲は孔10列、台形の範囲は孔1列、
10列の範囲のみで照査すればアウトだが、1列の範囲のボルト本数も加味すればOKという結果もあり得ます。

では、添接板も受け持っているから大丈夫だというのであれば、
そもそも①の段階で添接板の断面も付加して作用応力度は算出しているべきではないでしょうか。

①は主桁が持つかどうかの照査で、添接板の計算にその結果を利用しているようですが、
添接板の断面を期待するのであれば、それのみを目的とした添接板含みでの作用応力度
を使うべきではないか、
と思った次第です。

うまく伝わるかわかりませんが、
疑問の内容は以上のとおりです。
よろしくお願いします。

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恐れ入りますが文章の訂正です。

ただ、③の際に添接板のボルト本数の分布状態を
断面積に比率を乗じることに違和感があります。

ただ、③の際に添接板のボルト本数の分布状態を
断面積に比率を乗じることで反映することに違和感があります。

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③ボルト孔がある状態でも母材(フランジ)が持つのか照査する。
③の際に添接板のボルト本数の分布状態を
断面積に比率を乗じることで反映することに違和感があります。

・・・たぶん、添接部の応力の流れを頭の中で想定できていないことが違和感なのでしょうね
ただこの場で文章だけで説明をして上げても理解はできないかもしれません
学生向けの教科書的な書籍があればよいのでしょうが・・・昔何かの雑誌に掲載されていた
と思いますが・・・・45年以上の前なので思い出せません・・・思い出したら
ここに文献を示します

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ご回答ありがとうございます。
自分なりに応力の流れは想定していたのですが。
その上でボルト本数の比を乗じていることに疑問があったのです。
孔数が多い断面(長方形部分)で作用力に対して母材が持たないのであれば、
添接板の許容応力度を期待してはいけないのではないかと。

そういうことではないのでしょうか。
そもそも添接板の許容応力度を期待するのに、
ボルト本数の比を乗じている数学的な意図が理解できないでいます。
書籍がわかれば、ぜひご紹介いただければ幸甚です。

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③の際に添接板のボルト本数の分布状態を 断面積に比率を乗じることに違和感があります。
これは、力学的におかしいと言う質問ですか それとも、①の段階で添接計算も同時に行えれば
計算時間が短縮して設計作業の経済性が増すということが言いたいのですか?

実際の作業で言うと
①の段階でも孔引きによる母材の応力増加とボルト配置とを考慮しながら 母材断面を決定していますよ
そうしないと、母材断面が変わると再度解析が必要になります
その後、継手の計算では上記で仮定していた継手の検証を行っているにすぎません

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ご回答ありがとうございます。
力学的におかしいというか、理解ができないだけかもしれません。
実際の作業に関する記載についてですが、
こちらで持っている成果品では①の段階で孔引きは考慮していないようです。
なので設計軸力の算出も孔引き前の断面積でやっています。
この成果品が誤りなのかもしれません。

ただ、①の段階で孔引きを配慮しているであれば、
それは③でのボルト本数の比率も、①の段階で配慮しているということでしょうか。
結局、ボルト本数の多い断面でのみ母材断面を決定しないのでしょうか。
フランジは以下の3部分になると思いますが、
①ボルト本数が多い(長方形部分)
②ボルト本数が少ない(台形部分)
③ボルトが無い(添接以外の部分)
①で不足する分を②のみで負担することにも疑問があります。

疑問の提示が五月雨式で恐縮です。
よろしくお願いします。

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ただ、①の段階で孔引きを配慮しているであれば、
それは③でのボルト本数の比率も、①の段階で配慮しているということでしょうか。

A:そうですよ そうしないと部材断面の板幅と板厚を決定できません

A:引張フランジの応力流れの考え方の概要

ボルト配列を、継手中心から一番遠いボルト列(1列目)で2本 2列目で4本 3列目で6本 4列目で6本 継手に一番近いボルト5列目で6本 全本数(2+4+6x3=24本
応力の流れは、1列目でボルト耐力2本分が添接板に伝達「この時部材応力はフランジは桁全高に比べ薄いためフランジ板厚分の応力勾配を無視して
最緑端の作用応力度(σ)を使用」フランジ幅とボルト穴幅(2本分)を差し引いた幅比で母材の作用応力度(σ1)を照査します、もちろん添接板も同様に照査します
→2列目は1列目で2本分が添接板に伝達されたのですから、母材応力はσ2=(24本-2本)/24本xσx(フランジ幅とボルト穴幅(4本分)を差し引いた幅比)で母材の作
用応力度を照査します、もちろん添接板も同様に照査します、これを各列で照査します、この結果この様に考えると最後の6列目で母材の応力は全て添接板に伝達されます

・・・・この方法はリベット(支圧接合)時代のままですので、摩擦接合(弾性締結)の場合は実際はこのような応力状態にはなりませんが
この方法は簡便的で安全側と分かっているので今でも採用されています、日本以外では穴引き応力度の照査を行っていないところもあります

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詳細に教えていただきありがとうございます。
応力の流れとは添接板の中での流れという意味だったんですね。
勘違いしておりました。
恐縮しております。

本数の比としているのがリベットで考えているからという点、
これで納得できました。
摩擦接合なのでせめて面積比ではないかと思っていたので。
面積比での計算でもそれほど複雑にはならないかとは思いますが。

ただ、ご説明文を読むと継手中心に集中荷重が掛っている場合の計算方法のような気がします。
そういう訳ではないのでしょうか。

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ただ、ご説明文を読むと継手中心に集中荷重が掛っている場合の計算方法のような気がします。
そういう訳ではないのでしょうか。

A:そうではないです

詳しく知りたいのなら
最新の報告が鋼構造協会 土木学会 建築学会 等に継手に関する実験と解析と設計手法とかありますので それらの論文をよまれたし

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ここまでお付き合いいただいたことに感謝しております。
最新の報告となるとなかなか探すのも大変ですが、
粘り強く勉強したいと思います。
今後もよい書籍などを見つけられたら、
ご紹介いただければ幸いです。
ありがとうございました。

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摩擦接合なのでせめて面積比ではないかと思っていたので

たぶん摩擦を勘違いされているのでは・・・・