強度計算書(UDF30

街灯　ソ　ナ　エ　テ　ル
（強　度　計　算　書）
品　名　ソーラーＬＥＤ街灯（ﾘﾁｳﾑ電池仕様）
型式　JHLiSKK-105
目　次
１．形状寸法
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
1ﾍﾟｰｼﾞ
２．構造物の仕様
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
1ﾍﾟｰｼﾞ
３．許容応力度
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
2ﾍﾟｰｼﾞ
４．地震荷重
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
2～3ﾍﾟｰｼﾞ
５．風荷重
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
3～4ﾍﾟｰｼﾞ
６．風荷重による曲げモーメント・・・・・・・・・・・・・・・・・・
4ﾍﾟｰｼﾞ
７．部材断面性能
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
5ﾍﾟｰｼﾞ
８．部材算定
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
6～7ﾍﾟｰｼﾞ
９．ベースプレートの計算・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
8～9ﾍﾟｰｼﾞ
１０．基礎の検討
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
１0ﾍﾟｰｼﾞ
太陽光発電式白色ＬＥＤ街灯強度計算書
（建築基準法・同施行令　及び鋼構造設計規準に、基づいて計算する。）
1/10
１．形状寸法
ソーラーパネル面積
支柱面積
看板面積
ボックス面積
A1=
A2=
A3=
A4=
ソーラーパネル部重量(W１)
支柱部+ボックス重量（W2)
機器+看板重量（W3)
0.809×0.819＝0.66㎡
0.04×(3.33+3.33+0.25)+0.08×0.25＝0.3㎡
0.33×0.6＝0.2㎡
0.25×0.85＝0.21㎡
合計
1.37 ㎡
174 N
834 N
108 N
２．構造物の仕様
a）　ソーラーパネル
b）　ソーラー部ジョイント
STKφ89.1×ｔ4.2
c）　支柱
STKR □100×50×ｔ3.2
ｄ）　ボックス
ＳＵＳ304 □250×150×ｔ2.0
ｅ）　ベースプレート
SS400　ｔ12
合計
1116 N
３．許容応力度
2/10
ａ）　長期
・許容曲げ応力(fb)
156 Ｎ/㎟
・許容引張応力(ft)
156 Ｎ/㎟
・許容せん断応力(fs)
90.4 Ｎ/㎟
・許容圧縮応力(fc)
ｂ）　短期
計算による。
長期応力の1.5倍
４．地震荷重
ａ）　地震荷重
Qi
Qi＝ Ci・Wi
Ci＝ Z･Rt･Ai･Co
Z：
地震地域係数
香川県
Co：ベースシア係数
0.9
0.2
T=(4.19)×（0.02+0.01×1)
=
T：
設計用１次固有周期
h：
高さ
T＝h（0.02+0.01α)
0.13
Ｔ＜Tc
＝
4.19m
0.13＜0.8
α：鉄骨造
1.0
Ｔｃ：地盤種別　第3地盤
0.8sec
∴　Rt=1
ｂ）　算定断面が支える部分の重量　∑W
ソーラーパネル部
支柱部(ﾎﾟｰﾙ+ﾎﾞｯｸｽ)
W1 ＝
174
N
W4 ＝
(W2+W3)
942
N
∑W ＝
1116
N
※機器重量込
ｃ）　算定断面が支える部分の重量／全重量
（ソーラーパネルと支柱部の２層として検討）
α2＝W1/∑W
α1＝∑W/∑W
α2：ソーラーパネルジョイント部が支える重量比率
α1：支柱部が支える重量比率
＝　174/1116＝0.16
＝　1116/1116＝
1.00
ｄ）　高さ方向の分布係数
Ai
1
2T
Ａi1＝ 1+（
- α1）
1+3T
α1
＝ 1+(
1
1
-
1）
Ai2＝ 1+（
2×0.13
= 1.0
1+3×0.13
1
α2
-
α2）
1
0.16
-
0.18）
＝１＋（
3/10
2T
1+3T
2×0.13
= 1.44
1+3×0.13
ｅ）　地震時層せん断力係数
Ｃi＝ Z･Rt･Ai･Co
Ｃｉ1＝0.9×1.0×1.0×0.3
Ｃｉ2＝0.9×1.0×1.41×0.3
ｆ）　地震荷重　Ｑ1
＝
＝
0.27
0.38
※安全を考慮し　Co=0.3にて計算する。
Ｃi×∑W
Q2＝ 0.38×174＝66
Q1＝ Q2+0.27×1116
＝
367 N
５．風荷重
P：
A：
Cf：
ａ）　風荷重　W
風圧力
風圧力作用面積
風力係数 Cf1(ｿｰﾗｰﾊﾟﾈﾙ)＝0.444-（-0.4）＝0.844
Cf2(支柱）＝1.3
Cf3(看板)＝1.3
Cf3(ボックス)＝1.3
W＝ P×A
P＝ Cf×q
Er＝ 1.7×（5/450）
＝
地表面粗度区分：
2
q＝0.6EVo
0.2
0.69
Er：
E＝ 0.692×2.5
＝
q＝
＝
平均風速の高さ方向の分布係数
Er＝1.7×（Zb/Zg）
1.19
Ⅲ
α
H：
高さ
0.6×1.19×602
Zg：
地表面粗度区分による係数
450
2570 N/㎡　Zb：
地表面粗度区分による係数
5
(ｿｰﾗｰ)
P1=2570×0.844＝2169
（支柱）
P2=2570×1.3＝3341
（看板）
P3=2570×1.3＝3341
（ボックス）
Ｐ4=2570×1.3＝3341
α：
4.19 m
0.2
N/㎡
Gf：
ガストー係数
Vo：
設計風速
2.5
N/㎡
N/㎡
2
E＝ Er ・Gf
N/㎡
60 m/s
ｂ）　風圧作用面積と高さ
4/10
（１）ソーラーパネル
A1＝ 0.66 ㎡
パネル支柱高さｈ1＝0.557m
作用点高さ　ｈ2 ＝3.887m
（２）ポール
A2＝ 0.30 ㎡
作用点高さ　ｈ3 ＝1.665m
（３）看板
A3＝ 0.2 ㎡
作用点総高さ　ｈ4 ＝2.2m
（４）ボックス
A4＝ 0.21 ㎡
作用点総高さ　ｈ5 ＝0.625m
ｃ）　風荷重の計算
W1＝ P1×A1＝
W2＝ P2×A2＝
W3＝ P3×A3＝
W4＝ P3×A4＝
2169×0.66＝
3341×0.3＝
3341×0.2＝
3341×0.21＝
1432
1002
668
702
N
N
N
N
風荷重合計
W＝ 3804 N
ｄ）　短期荷重の判定
地震荷重
Q＝
367 N
風荷重合計W＝ 3804 N
∴
Q＜W
よって風荷重にて検討を行う。
６．風荷重による曲げモーメント
ａ）　ソーラー部ジョイント
Mb1＝ W1×ｈ1
＝ 1432×0.557＝
ｂ）　支柱
Mb1 N-m
725
N-m
Mb2 N-m
Mb2＝ W1×h2+W2×h3+W3×ｈ4+W4×ｈ5
＝ 1432×3.887+1002×1.665+668×2.2+702×0.625 ＝
9142 N-m
７．部材断面性能
5/10
ａ）　ソーラー部ジョイント
断面積
A＝
9.51 ㎠
STK　φ76.3×ｔ4.2
断面係数 Z＝
16.3 ㎤
許容圧縮応力
1-0.4（λ/Λ）²
ｆｃ＝
3/2+（2/3）（λ/Λ）²
断面二次半径
＝
1-0.4(43.7/120)2
×235
3/2+(2/3)43.7/120)2
×F
ｉ＝
2.55 ㎝
座屈長さ
Lk＝2ℓ＝
111
細長比
λ＝Ｌｋ/ｉ
＝ 111.4/2.55
＝
43.7
＝ 140.1N/㎟
限界細長比Λ＝ 120N/㎟　λ＜Λ
43.7＜120
基準強度
ｂ）　ポール
断面積
STKR　□100×50×ｔ3.2
＝
0.277
（λ/Λ）²
0.277
(323/120)2
A＝
8.9 ㎠
断面係数 Zx＝ 22.5 ㎤
Zy＝ 15.2 ㎤
断面二次半径ｉx＝ 3.55 ㎝
ｉy＝ 2.06
×F
座屈長さ Lk＝2ℓ＝
666 ㎝
許容圧縮応力
ｆｃ＝
F＝ 235N/㎟　×235
細長比
λ＝Ｌｋ/ｉ
＝
＝ 666/2.06
323
＝ 9N/㎟
限界細長比Λ＝ 120N/㎟　λ<Λ
323＜120
6/10
８．部材断面算定
ａ）　ソーラー部ジョイント
STK　φ76.3×ｔ4.2
（１）　曲げ応力（短期）： σｂ N/㎟
σｂ＝
Mｂ1
Z
798×100
16.3
＝
4448N/㎠＝
＝
1.5ｆｂ＝1.5×156＝235N/㎟
49 N/㎟
＞
49N/㎟
・・・・・・・・O.K
２）　圧縮応力（長期）： σｃ N/㎟
σｃ＝
＝
W1
A
W1＝ 174Ｎ
174
9.51
＝ 18.3N/㎠　＝
ｆｃ＝140.1N/㎟　＞
0.18N/㎟　0.18N/㎟　・・・・・・・・O.K
３）　せん断応力（短期） σｓ N/㎟　σｓ＝
P1×A１
A
0.2169×6600
9.51
＝
＝ 150.5N/㎠　＝
（短期風荷重時）
1.51N/㎟　1.5ｆｓ＝1.5×90.4＝136N/㎟　＞
1.51N/㎟　・・・・・・・・O.K
ｂ）　上部支柱
STKR　□100×50×ｔ3.2
（1）　曲げ応力（短期）： σｂ N/㎟　σｂ＝
＝
Mｂ2
Z*2
9142ｘ100
22.5×2
＝ 20316N/㎠＝
203.2N/㎟　1.5ｆｂ＝1.5×156＝235N/㎟　＞
203.2N/㎟　・・・・・・・・O.K
2）　圧縮応力（長期）： σｃ N/㎟　σｃ＝
＝
∑W
A*2
∑W＝W1+W4＝ 1116Ｎ
1116
11.2×2
＝ 49.8N/㎠
＝
0.5N/㎟　ｆｃ＝9N/㎟　＞ 0.5N/㎟　・・・・・・・・O.K
３）　せん断応力（短期） σｓ N/㎟
σｓ＝
＝
（短期風荷重時）
P1×A1+P2×A2+P3×A3+P4×A4
A*2
0.2169×6600+0.3341×3000+0.3341×2000+0.3341×2100
11.2×2
＝ 169.8N/㎠＝
1.7N/㎟　1.5ｆｓ＝1.5×90.4＝136N/㎟　＞
1.7 N/㎟　・・・・・・・・O.K
7/10
９．　ベースプレートの計算
8/10
ａ）　ベースプレートの基礎の強度
アンカーボルトで囲われた部分を柱型として検討を行う。
長期軸力　Ｎ＝ 1116 Ｎ
ベース幅　Ｌ＝
許容圧縮応力
（短期）
(P.1 全重量の合計値より)
400 ㎜
Fｃ＝
12 N/㎟　※ｺﾝｸﾘｰﾄ強度
ｂ＝D＝40㎝
ｄ＝D-ｄｔ＝40-3.5＝35㎝
M16のアンカーボルト（ａｔ＝2.01㎠×2本）
Pｔ＝
ａｔ
b×d
＝
0.0016
e＝
M
N
e＝
9142
1116
＝
Pt：アンカーボルトに係る面積比
e：偏心距離
2×2.01
40×35
M：風荷重によるモーメント
＝
9142 N-m
Ｎ：全荷重による軸力
＝
1116 N
＝8.2m＝820㎝
x＝820-40/2＝800㎝
x/d＝800/35＝22.9
ベースプレートの中立軸位置の計算図より
∴　xn＝0.22×35＝7.7㎝
xn/d＝0.22
xn：基礎底面に生ずる最大圧縮縁から中立軸までの距離
ｂ）　基礎コンクリートの検討
9/10
ｅ＝820　＞　D/6+ｄｔ/3＝40/6+3.5/3　＝　7.5
上記条件式より
σｃ：基礎コンクリートに作用する圧縮応力度
Ｆｃ：基礎コンクリートの短期許容圧縮応力度
2N（ｅ+D/2-ｄｔ）
ｂxn（ｄ-xn/3）
σｃ＝
2×1116×（820+35/2-5）
35×7.7×（35-7.7/3）
＝
929070
8741
＝
＝　106.3N/㎠＝1.06N/㎟　σｃ/Ｆｃ＝ 1.06/12＝0.09　＜　1.0　・・・・・O.K
ｃ）　アンカーボルトの検討
Ｔ＝
＝
Ｔ：アンカーボルトの引抜力
N×（ｅ-Ｄ/2+xn/3）
ｄ-xn/3
1116×（820-35/2+7.7/3）
35-7.7/3
＝
898454
32.4
＝ 27730N　＝　27.7　KN
アンカーボルト　2本の　許容引張力　Ｔｔ
Ｔｔ＝ π/4×ｄＢ2×2×1.5×ｆｔ
dB：アンカー径
＝ π/4×144×2×1.5×156×0.75＝39697N　＝39.7KN
Ｔ　＜　Ｔt
27.7　KN　＜　39.7　KN　・・・・・・O.K
d)　せん断力の検討
M12×4本で支持
Ps＝ π/4×ｄＢ2×4×1.5×ｆｓ
dB：アンカー径
＝ π/4×144×4×1.5×90.4＝61312.9N　＝61.31KN
W（風荷重）　＜　Ps
3.8　KN　＜　61.3　KN　・・・・・・O.K
e) コンクリートの付着力の検討
Ｔa＝ 2L・ｄＢ・π・Fb
Ｆb：コンクリートの付着力　＝　1.35 N/㎟
＝ 2×440×12×π×1.35　＝44787N　＝44.8KN
Ｔａ＞　Ｔ
44.8KN　＞　26.4KN
・・・・・・・O.K
10/10
1０.基礎の検討
地盤の支持力は
（N値：10）
許容地耐力　：　σＬ＝98　KN/㎡（長期）,
σS＝196KN/㎡（短期）とする
基礎巾　：　B＝0.8　m
根入れ深さ　：　Ｄf＝1.0　m
基礎自重　：　Ｗ＝B2・Ｄf・φ
φ＝22555　N/㎥
＝ 0.64×1.0×22555=14435N
街灯重量　∑Ｗ
1116 N
15551 N
合計重量　Ｎ
１）設置圧の検討
基礎の長期応力 KN/㎡あたり
S1＝N/A＝(15551/1000)/(0.8x0.8)＝
２）転倒の検討
24.3 KN/㎡
＜　98
KN/㎡
（基礎底面の高さから検討）
基礎下部の転倒モーメント
TM＝W1（ｈ2+1.0）+W2（ｈ3+1.0）+W3（ｈ4+1.0）+W4(ｈ5+1.0)
＝ 1432×4.887+1002×2.665+668×3.2+702×1.625＝12947N・m
基礎の断面係数： Z
3
0.8
Z= B
＝
6
6
TM
12.9
S2 =
＝
####
Z
³
＝
＝
151.2
0.085
㎥
KN/㎡
３）短期荷重による基礎転倒の有無
1) 2) より
S ＝ S1 + S2
＝ 24.3
+ 151.2
＝ 175.5
KN/㎡
地盤の短期許容応力度
σｓ＝196KN/㎡
S
<
σs ・・・転倒なし
以上により地盤のN値 10
以上の地盤であれば沈下及び転倒なし。
＝ 12.9 KN・m
・・・・・・O.K

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