【問15】 一辺の長さaの正方形断面のはりがy方向、鉛直方向に曲げを受けている。曲げモーメントが与えられたとき、最大応力を図のように斜線部をカットして、断面二次モーメントを変えて、応力を減少させることができるが、どの程度減少させることができるか求めよ。
    
図1 図2
【解】  図1の一辺の長さaの正方形断面の断面二次モーメントは、図2から次のように求まる。
   
 
カットする辺の長さをαaとする。残りの断面は図3のように
@ 一辺(1-α)a の正方形断面
A 幅、高さ
      、 の2つの平行四辺形  

図3
@、Aの断面断面二次モーメントを各々求めて足し合わせればよい。
   
 
生ずる応力σは σ=M/Zであるので、断面係数Zを最大にするαを求めればよい。
   
 
   
 断面係数Zは、a/9だけ上下の角部をカットすることにより、5.3%程度大きくすることができ、生ずる最大応力も5.3% 程度小さくすることができる。