金属棒格栅载荷表的计算方法

金属バーグレーティング荷重表のデータ作成に使用される手順

※参考文書「MBG534-12」金属バーグレーティング工学設計マニュアル

バーグレーティング荷重表は、グレーティングパネルの安全な耐荷重能力をまとめた重要な工学設計ツールです。エンジニアや設計者にとって、正確な表（重荷重用グレーティング荷重表や、スチールバーグレーティング荷重表などの特定素材向けの専門版を含む）を参照することは、安全で構造的に適合した製品を選定するために不可欠です。これらの表のデータは、以下の計算手順に概説されているように、確立された工学的公式と材料特性の厳密な適用から導き出されます。

記号の定義

a = 部分分布等分布荷重または車両荷重の長さ（ベアリングバーと平行方向、インチ）

b = 長方形ベアリングバーの厚さ（インチ）

c = 部分分布等分布荷重または車両荷重の幅（ベアリングバーと垂直方向、インチ）

d = 長方形ベアリングバーの深さ（インチ）

A_c= リベット締めグレーティングの主バーの中心間距離（インチ）

A_r= リベット締めグレーティングのベアリングバー間の面間距離（インチ）

A_w= 溶接および圧着グレーティングのベアリングバー間の中心間距離（インチ）

C = スパン中央の集中荷重（pfw）

D_c= 集中荷重によるたわみ（インチ）

D_u= 等分布荷重によるたわみ（インチ）

E = 弾性係数（psi）

F = 許容応力（psi）

I = 断面二次モーメント（in⁴

I_H20= H20荷重下におけるグレーティングの断面二次モーメント（in⁴

I_b= ベアリングバーの断面二次モーメント（in⁴

I_g= 幅1フィートあたりのグレーティングの断面二次モーメント（in⁴

I_n= ノージングの断面二次モーメント（in⁴

K = グレーティング幅1フィートあたりのバー数（12"/A）_w

L = グレーティングの有効スパン（インチ）（単純支持）

M = 曲げモーメント（Ib-in）

Mb = ベアリングバーの最大M（Ib-in）

Mg = 幅1フィートあたりのグレーティングの最大M（Ib-in）

N = 荷重を負担すると仮定されるグレーティング内のベアリングバー数

NbH20 = H20荷重下の主ベアリングバー数

NcH20 = H20荷重下の連結ベアリングバー数

Pb = バーあたりの荷重（Ib）

Pu = 総部分分布等分布荷重（Ib）

PuH20 = 車輪荷重（H20）（Ib）

Pw = 車輪荷重（lb）

S = 断面係数（in³

Sb = ベアリングバーのS（in³

Sg = 幅1フィートあたりのグレーティングのS（in³

SH20b = H20荷重下におけるグレーティング底面の断面係数（in³

Sn = ノージングの断面係数（in³

U = 等分布荷重（psf）

略語

in. = インチ

ft = フィート

Ib = ポンド

Ib-in = ポンドインチ

pfw = グレーティング幅1フィートあたりのポンド

psf = 平方フィートあたりのポンド

psi = 平方インチあたりのポンド

公式

1. 溶接グレーティングの幅1フィートあたりのベアリングバー数

K = 12/AW

2. 長方形ベアリングバーの断面係数

S_b= bd²/6 in³

3. 幅1フィートあたりのグレーティングの断面係数

S_g= Kbd²/6 in³= KS_bin³

4. 所定のモーメントと許容応力に必要な断面係数

S = M/F in³

5. 長方形ベアリングバーの断面二次モーメント

I_b= bd³/12 in⁴= S_bd/2 in⁴

6. 幅1フィートあたりのグレーティングの断面二次モーメント

I_g= Kbd³/12 in⁴= Kl_bin⁴

7. 所定の許容応力と断面係数に対する曲げモーメント

M = SF Ib-in

以下の公式は、最大モーメントとたわみがスパン中央で発生する単純支持梁用です。

8. 集中荷重下の最大曲げモーメント

M = CL/4 Ib-in（グレーティング幅1フィートあたり）

9. 最大曲げモーメントを生じる集中荷重

C = 4M/L Ib（グレーティング幅1フィートあたり）

10. 等分布荷重下の最大曲げモーメント

M = UL²/(8 x 12) = UL²/96 Ib-in（グレーティング幅1フィートあたり）

11. 最大曲げモーメントを生じる等分布荷重

U = 96M/L²psf

12. 部分分布等分布荷重による最大曲げモーメント

M = P_u(2L - a)/8 Ib-in

13. 集中荷重下の最大たわみ

D_c= CL³/48EI_gin⁴.

14. 集中荷重下における所定たわみのための断面二次モーメント

Ig = CL3/48EDc in4

15. 等分布荷重下の最大たわみ

D_u= 5UL4/(384 x 12El_g) = 5UL4/4608EI_gin.

16. 等分布荷重下における所定たわみのための断面二次モーメント

Ig = 5UL⁴/4608EDu in⁴

17. 部分分布等分布荷重下の最大たわみ

D_u= P_u((a/2)³+ L³- a²L/2)/48El_bN in.

グレーティング選定

例

W-19-4（1-1/2 x 3/16）溶接

A1011 CS Type B炭素鋼製グレーティングの集中スパン中央荷重と等分布荷重の支持能力、および対応するスパン中央たわみを計算します。

許容応力、F = 18,000 psi

弾性係数、E = 29,000,000 psi

スパン、L = 54 in.

ベアリングバー間隔、A_w= 1.1875 in.

幅1フィートあたりのベアリングバー数

K = 12/A_w= 12/1.1875 = 10.105

幅1フィートあたりのグレーティングの断面係数

S_g= Kbd²/6 = 10.105 x 0.1875 (1.5)²/6 = 0.711 in³

幅1フィートあたりのグレーティングの断面二次モーメント

I_g= Kbd³/12 = 10.105 x 0.1875 (1.5)³/12 = 0.533 in⁴

幅1フィートあたりのグレーティングの最大曲げモーメント

M_g= FS_g= 18,000 x 0.711 = 12,800 Ib-in

集中荷重

荷重、C = 4M_g/L = 4 x 12,800/54 = 948 pfw

たわみ、D_c= CL³/48El^g= 948 x (54)³/(48 x 29,000,000 x 0.533) = 0.201 in.

等分布荷重

荷重、U = 96M_g/L²= 96 x 12,800/(54)²= 421 psf

たわみ、D_u= 5UL⁴/4608El_g= 5 x 421 x (54)⁴/(4608 x 29,000,000 x 0.533) = 0.251 in.

スパン中央集中荷重（幅1フィートあたり）　　　　　等分布荷重（平方フィートあたり）