構造
単純梁のたわみ計算ツール(等分布荷重)
等分布荷重を受ける単純支持梁について、このツールは最大曲げモーメント、端部せん断力、曲げ応力、スパン中央のたわみに加え、スパンとたわみの比を算出します。これは教科書的な確認計算であり、設計ではありません。概算用であり、設計は資格を持つ専門技術者(PE)が行う必要があります。
計算式
単純支持梁に等分布荷重 w が作用する場合、M = wL²/8、V = wL/2、Δ = 5wL⁴/(384EI) です。単位換算:w は lb/ft から lb/in に(÷ 12)、L は ft から in に(× 12)換算するため、E を psi、I を in⁴ とすればたわみは in 単位で得られます。曲げ応力 fb = M(in-lb)÷ S(in³)です。
計算例
スパン 14 ft、等分布荷重 300 lb/ft の 2x12(I = 177.98 in⁴、S = 31.64 in³、E = 1,600,000 psi)の場合:M = 300 × 14² ÷ 8 = 7,350 ft-lb、V = 2,100 lb、fb = 7,350 × 12 ÷ 31.64 = 2,788 psi です。Δ = 5 × 25 × 168⁴ ÷ (384 × 1,600,000 × 177.98) = 0.91 in(L/184)となります。一般的な積載荷重の制限 L/360 を超え、ほとんどの木材の許容曲げ応力も超えるため、この 2x12 一本では不十分です。
前提条件と制限
- 単純支持、断面が一定の梁、線形弾性材料、微小なたわみ。
- 横座屈、支圧、せん断応力、切り欠き、クリープおよび荷重継続時間の係数は確認していません。
- 実際の材料と等級に応じて、NDS 補足規格または AISC マニュアルの E 値と許容応力度を使用してください。
- 見積もりのみを目的としています。構造、基礎、または人命安全に関わる部材は、有資格の専門技術者(PE)が設計し、押印しなければなりません。
よくある質問
どのたわみの制限値を使用すべきですか?
IRC Table R301.7 では、活荷重下の床材のたわみを L/360 に制限し、多くの屋根材は L/240 または L/180 に制限しています。IBC Table 1604.3 にも同様の制限があります。
木材の E と I はどこで確認できますか?
アメリカ木材評議会のNDS補遺では、標準的な製材寸法の断面性能(I、S)と、樹種と等級ごとの基準設計値(E、Fb)が示されています。
これを使って、自宅の梁の寸法を決めることはできますか?
いいえ。部材が明らかに寸法不足かどうかは分かりますが、荷重の組み合わせ、接合部、基準による補正を含め、実際の荷重を支える梁は、免許を持つ技術者が設計しなければなりません。