タワーのたわみによって、抵抗すべき曲げモーメントが増えるのはどのような仕組みですか？

簡潔な回答

タワーが横にたわむと、鉛直荷重が追加の腕の長さを介して作用し、曲げを増大させることがあります。この二次効果は軸方向荷重と変形を結び付けます。柔軟性と圧縮によって追加モーメントが大きくなる場合、変形前の形状だけに基づく一次計算では、構造に生じる要求を過小評価するおそれがあります。

変位した形状における重力の作用を追う

単純な概念上の寄与は、軸力と横方向の偏心量との積です。仮に、一定の圧縮力100 kNが追加の偏心量0.05 mを介して作用すると、対象断面には5 kN mの追加モーメントが生じます。

この例は釣合いだけを示しています。実際のタワーには分布重量、位置によって異なるたわみ、風荷重、接合部の挙動があるため、一つの偏心量を高さ全体に一律に当てはめても追加モーメントは求まりません。

不整を一貫して考慮する

初期傾斜や部材の初期曲がりは、風によるたわみが生じる前から偏心をもたらします。基礎の回転が別の支持部変位を加えることもあります。構造モデルが根拠なく完全な形状と固定された基部を仮定すると、相互作用する寄与を見落とすおそれがあります。

二次応答は、ブレース式や支線式の系における力の分布も変えることがあります。材料応力の単独の照査に合格しても、変形した構造全体の安定性を確認したことにはなりません。

単純化が判断に影響するかを確認する

タワー設計者は、解析方法と、関連する不整、剛性、軸方向荷重をどのように考慮するかを明示する必要があります。根拠のある簡略法はその適用範囲内で許容される場合がありますが、その仮定は実際のタワーと支持部に一致していなければなりません。

支持剛性や設置後の形状を変えることで要求が大きく変化する場合は、タワーを選定する前に、その敏感さが及ぼす影響を明らかにしてください。この説明を根拠に構造を矯正したり、支線張力を変更したりしないでください。設計結果は、公称の一次応力が鋼材の降伏強度を下回ることを示すだけでなく、組み立てられた支持構造が選定タービンに対して適切であることを確認するものでなければなりません。