L_y < L_x の場合は自動的に入れ替え、β = L_y / L_x ≥ 1 として計算します。等方向降伏モーメント(直交2方向で同じ m_p)を仮定。
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。
荷重 w を 0→w_u に増加。スラブが沈み、赤い降伏線(塑性ヒンジ)が中央・対角に形成され崩壊機構に至る。水色枠=4辺単純支持/黄矢印=載荷
4辺単純支持の矩形スラブが等分布荷重 q を受けるとき、降伏線が中央から4辺中点へ伸びるパターン(X字+I字)を仮定すると、上界法(Johansen)により極限荷重が得られます。
アスペクト比 β = L_y / L_x(≥1)と等方向降伏モーメント m_p(単位幅当たり)を用いて、極限分布荷重 q_u は以下の係数 α(β) を用いて表されます:
$$q_u = \alpha(\beta)\,\frac{m_p}{L_x^2}$$教科書値(線形補間):β=1 → α=24(正方形)、β=1.5 → α=18、β=2 → α=16、β=3 → α=12、β=∞ → α=8(一方向板)
設計分布荷重 q_d と等価集中荷重 P_u(A=L_x·L_y):
$$q_d = \frac{q_u}{\gamma}, \qquad P_u = q_u \cdot A$$正方形(β=1)の場合 q_u = 24 m_p / L_x²。β が大きいほど短辺方向の曲げが支配的になり、α は減少して一方向板の値 8 に漸近します。
上のアニメーションと数値は、外力仕事=内力仕事のつり合いから導かれる Johansen の閉形式の上界解を用いています(μ = L_x/L_y):
$$w_u = \frac{24\,m}{L_x^2\left(\sqrt{3+\mu^2}-\mu\right)^2}$$既知解の照合:正方形 μ=1 では分母 (√4−1)²=1 となり w_u = 24 m/L_x²(教科書の正方形単純支持スラブ解)。一方向板 μ→0 では √3²=3 となり w_u = 8 m/L_x² に一致します。