一時停止中はスライダーを動かすと結果が即座に更新されます。
許容せん断応力: $\tau_{allow}= 0.3 F_u$
のど厚: $a = 0.707 \times w$
有効面積: $A_w = a \times L$
許容荷重: $P_{allow}= \tau_{allow} \times A_w$
AWS D1.1・JIS基準に準拠した溶接継手の強度計算。すみ肉・突合せ溶接の許容荷重・安全率・偏心荷重を瞬時に計算し、継手形状と応力状態を可視化します。
一時停止中はスライダーを動かすと結果が即座に更新されます。
許容せん断応力: $\tau_{allow}= 0.3 F_u$
のど厚: $a = 0.707 \times w$
有効面積: $A_w = a \times L$
許容荷重: $P_{allow}= \tau_{allow} \times A_w$
鋼構造建築(ビル、橋梁):柱と梁の接合部、ブラケット、筋交いプレートの取付部などのすみ肉溶接強度を確認します。地震荷重などの繰返し荷重を考慮した設計が重要です。
建設機械・重機:油圧シリンダーの取付部、アームのピン接合部、バケットの部品など、大きな動的荷重がかかる部位の溶接設計に使用されます。偏心荷重の評価が特に重要です。
プラント・圧力容器架台:タンクや反応器を支える架台(レッグ、サドル)の溶接部チェックに適用されます。長期にわたる静荷重と、運転時の振動による疲労を考慮します。
輸送機器(トラックフレーム、リフト):車両フレームの補強ブラケット、リフト装置のアーム溶接部など、衝撃荷重を受ける部位の設計検証に活用されます。材料の $F_u$ を正しく設定することが鍵です。
このツールを使い始める際、特に初心者が陥りがちな落とし穴がいくつかあります。まず第一に、「溶接サイズwは大きくすればするほど良い」という誤解。確かに強度は上がりますが、過大な溶接は母材に過度の熱入力を与え、変形や残留応力を大きくする原因になります。例えば板厚12mmの母材に15mmの溶接サイズは過剰で、設計指針では一般に板厚より1〜2mm小さいサイズが推奨されます。第二に、「計算上の許容荷重がそのまま安全域」と思い込むこと。ツールの係数0.3は規格の安全率を含みますが、実際の施工状態(ビードの凸凹、スラグ巻き込み)は計算通りにはいきません。計算値にさらに1.5〜2倍の実務的な安全率を乗せて考えるのが常識です。第三は、溶接長さLの「有効」の意味を見落とすこと。溶接の始端と終端は品質が不安定なため、例えば計算長さが100mmでも、実際の溶接長さは105mm程度必要です。最後に、偏心荷重計算で溶接群の図心位置を正しく把握できていないケース。L型溶接では図心は直感的な位置からずれ、ツールの可視化をよく確認しないと、最大応力点を見誤ります。
SM490B鋼のすみ肉溶接継手:溶接サイズ(脚長)w=8mm、溶接長L=150mm、引張強度Fu=490MPa、外部荷重P=15kN(偏心なし)の場合、のど厚a=0.707×8=5.66mm、溶接有効面積=5.66×150≒848mm²、許容せん断応力=0.3×490=147MPa、許容荷重P_allow≒124.7kN、実応力τ≒17.7MPa、安全率SF≒8.3となり、十分な安全裕度が確保できます。突合せ溶接(完全溶込み)ではFu=490MPaに対し許容応力=0.6×490=294MPaで計算され、すみ肉溶接より高い応力評価が可能です。
準拠/参考:AWS D1.1 / AISC 360 すみ肉溶接。有効のど厚 \(a = 0.707\,w\)(脚長wの45°投影)、許容せん断 \(\tau_{allow}=0.30\,F_u\)(溶接金属)、CJP母材せん断 \(0.60\,F_u\)。安全率 \(SF=\tau_{allow}/\tau_{act}\)。
モデルの前提:線形弾性・等方均質。荷重はのど断面に一様分布と仮定。偏心荷重時はねじり項を極二次モーメントで合成。残留応力・溶込み不足・溶接欠陥・熱影響部軟化は無視。
適用範囲・限界:教育・概算用。検証例 \(w=6\,mm,\ F_u=490\,MPa\) で a=4.24 mm、τ_allow=147 MPa と一致。実設計は溶接記号・余盛・検査等級(UT/RT)と適用規格の係数(LRFD φ=0.75 等)に従うこと。