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設計・製造現場のためのアルミフレーム総合情報

アルミフレームの強度計算、たわみの計算、許容荷重の計算式をご紹介。アルミフレーム選定時にご使用ください。

商品情報

設計手順・強度計算・組立方法
アルミフレームの種類と強度

アルミフレームの用途によって必要な強度が変わります。必要な強度に合わせて、シリーズとタイプをご選定いただけます。

たわみ量の計算

ミスミでは、フレーム長の1/1000のたわみを実用上の最大許容荷重としております。
たわみ量を計算することで、許容荷重の確認ができます。
たわみ算出の簡易表あるいは計算式により、フレームにかかる荷重よりたわみ量を計算でき、最適なフレームを選択することができます。
アルミフレームでは安全を見るため、両端支持ばりで設計することが多くなっています。

計算条件
  • 手順（たわみ算出簡易表）
  • （1）フレームにかかる荷重P（単位はN）＊1に対応する点 を求めます。
  • （2）使用アルミフレームの長さに対応する点 を求めます。
  • （3） から右へ線を引き、また から上へ線を引きます。この交点を とします。
  • （4）使用アルミフレーム形状に対応する断面二次モーメントの点④を求めます。
  • （5） より左に線を引き、また よりグラフ斜線に平行に線を引きます。
  • （6）その交点を とします。
  • （7） より上に線を引き、フレームの張りかたに対応する点 を求めます。
    計算結果 選択例で、両端支持ばりのときは約0.3mmたわみます。
  • ＊1）換算式 1kgf＝9.80665N （例）81.6kgfのときは、800N

たわみ算出簡易表

たわみ算出簡易表
たわみ算出簡易表の見方

(　　)カッコ内数字は許容目安荷重の
表の番号に対応します。

たわみ算出計算式

  • 1.先端に集中荷重
  • 2.任意の位置に集中荷重
  • 3.等分布荷重
  • 縦羅列線は、等分布に荷重がかかることを示しています。
  • ※アルミフレームでは安全を見るため、
    両端支持ばりで荷重計算をすることが多くなっています。
  • ※P(N)=荷重
    L(mm)=フレームの長さ
    E(N/mm2)＝縦弾性係数(ヤング率)
    69972N/mm2(定数)
    l(mm4)=断面2次モーメント
    δ(mm)=たわみ縦弾性
  • 集中荷重：フレーム中心1点に荷重がかかります。
    等分布荷重：フレーム全体に均一に荷重がかかります。
    等分布荷重の方が、集中荷重より1.6倍最大荷重が大きくなります。
  • 4.中央に集中荷重
  • 5.中央に任意の幅で等分布荷重
  • 6.等分布荷重
  • 7.中央に集中荷重
  • 8.集中荷重
  • 9.等分布荷重

両端支持ばり4番での例

  • 荷重：800N
  • フレーム：HFS8-4040
  • 長さ：500mm
  • I(mm4)：断面2次モーメント 10.4×104mm
→

4番のたわみ算出計算式に計算条件を代入すると

δ = 800 ×　500348 × 69972 × 10.4 × 104

≒0.29(mm)

アルミフレームの置き方と荷重の関係

長方形のアルミフレームの場合、縦に起きた方が最大荷重が大きくなります。

座屈荷重

アルミフレームを縦にして、上下両端固定して上から荷重をかけた場合

オイラー式で計算可能

座屈荷重 Pk=mπ2(EI/L2)

L 1000 mm アルミフレームの長さ
I 105000 mm4 断面2次モーメント
A 596 mm2 アルミフレームの長さ断面積
Pk 289756 N 座屈荷重
E 69972 N/mm2 縦弾性係数
m 4 - 両端上下固定のときの定数
π 3.14 - -

(例) NEFS6-3030-1000 Pk=78648N
　　　NEFS8-4040-1000 Pk=289756N
　　　NEFS6-3030-2000 Pk=19662N

断面係数

断面係数は断面2次モーメントを図心軸から上下の端部までの距離で割ったものです。
例えばHFS6-3060断面を縦にした場合、図心軸から上下の端部までの距離ｙは30(mm)。
断面二次モーメントＩは20.53ｘ104（mm4)、断面係数Z=I/y　より、断面係数Z=20.53ｘ104/30　＝6.84ｘ103　(mm3)

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