パイプと丸棒の強度

気にはなっていたが調べた事がなかったシリーズ。
今回は丸パイプと丸棒の強度、丸パイプと角パイプの強度比較です。

もう十年以上前。近所の男の子が、今日こんな授業があった！みたいな事を喋っていたんです。
理科の先生の話しでは、植物の茎は中身が詰まったものよりも中空になった茎の方が強いと。
つまり丸棒よりもパイプが強い、という事。そうなのかな？？？

植物の茎と金属では同列に考えられませんが、やはり丸棒よりもパイプが強いという意見の大人もたまにいる。
それじゃ、肉厚がアルミ箔のように薄いパイプだったらどうだ。どう考えても丸棒の方が強度ある。しかし、
肉厚がある一点を超えると強度が逆転する可能性も考えられるし、実際そんな事を言っている人もいた。

こんな時はネットで調べれば直ぐ分かる。

-らくちん設計.com-梁のたわみ計算-

このサイトで様々な条件で強度計算が出来るので、ありがちな条件で試してみる。
長さ2000ミリ、直径20ミリの鉄パイプ、両端支持で真ん中に100ニュートンの荷重。

自重によるたわみと荷重によるたわみが直ぐ分かる。肉厚を変えて計算してみました。
肉厚　：　自重によるたわみ　：　荷重によるたわみ。単位はミリ。

1　：　1.71　：　29.95
2　：　1.89　：　17.44
3　：　2.08　：　13.55
4　：　2.28　：　11.83
5　：　2.48　：　10.98
6　：　2.68　：　10.57
7　：　2.85　：　10.38
8　：　2.99　：　10.31
9　：　3.08　：　10.31




同じ条件で直径20ミリで丸棒の場合。
自重によるたわみは3.11ミリ、荷重によるたわみは10.30ミリでした。

このサイトでは丸パイプ以外にも角パイプ、Ｃチャンネル、その他様々な断面棒材のたわみ計算が出来る。
角のパイプと丸パイプでは丸パイプの方が強度がある、と言う人もいたので一応確かめる。

上と同じ条件で肉厚2ミリの20ミリ角パイプと、同じく肉厚2ミリ直径20ミリの丸パイプの比較。

角の場合。自重たわみ1.42ミリ、荷重によるたわみ10.27ミリ。
丸の場合。自重たわみ1.89ミリ、荷重によるたわみ17.44ミリ。圧倒的に角パイプが強い事が分かります。